국토교통부와 과학기술정보통신부는 위성정보의 공공수요 대응을 통한 기술개발과 산업 발전을 목표로 1단계 차세대 중형위성사업을 공동으로 추진하고 있다. 이 사업으로 지도 제작 및 국토모니터링에 활용할 수 있는 2기의 국토관측위성을 발사하고, 국토지리정보 원 국토위성센터를 중심으로 위성정보를 처리 및 배포할 예정이다. 이로써 주기적으로 취득된 고해상도 영상을 신속하게 활용하여 기존의 현장조사업무를 대체 또는 지원함으 로써 지능화된 국토의 이용 및 관리를 가능케 할 것으로 예상된다.
글로벌 공간정보산업 동향을 조사하는 ‘Geospatial Media and Communications’에서 발표한 2018년도 보고서에서도 지능화된 국토의 이용 및 관리와 관련된 위성정보 활용 시장의 지속적인 성장을 <그림 1>과 같이 예측하고 있다. 전통적으로 위성정보를 활용해 온 국방 및 안보, 재난관리에 이어 전자정부, 기반시설관리, 물류, 시설물관리 등의 분야 를 활용수요가 높은 분야로 제시하고 있다. 또한 소형 위성기술의 발전으로 동일한 지역
머리말
국토관측위성 활용 전략 수립을 위한 영국 사례 분석
허용 국토연구원 부연구위원 ([email protected])
<그림 1> 지구관측 관련 시장성장과 활용 분야별 수요도
자료: Geospatial Media and Communications 2018.
발사 관련 시장 활용 관련 시장 항공영상 관련 시장 CAGR: 10.1%
단위: 10억 달러
활용 수요도 합계
2013 33.9 3.9
19.9
10.2 37.5 4.3
21.4
12.1 40.2
4.9
23.1
12.7 44.9 5.6
25.4
13.9 50.0
6.3
28.3
15.4 57.5
7.4
32.3
17.8 66.0
8.6
37.0
20.5 75.9
10.1
42.3
23.6
2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020
0 1 2 3 4 5
CAGR: 14.9% 국방 및 안보
재난 관리
전자정부
기반시설 관리
물류
시설물 관리
지도제작
수자원 관리
여행 및 관광
자연보전
제467호 2020 September
영국 Innovate UK의 공공분야 위성정보 활용 편익
을 매일 촬영하고, 촬영된 영상에 빅데이터 및 인공지능 기술을 적용하여 자동으로 실시 간 분석한 뒤 활용 분야별 수요자 맞춤형 서비스를 제공할 것으로 예상하고 있다.
지금까지 고해상도 영상을 촬영할 수 있는 국내 위성은 국방 및 안보 수요를 중심 으로 운영될 수밖에 없었다. 그러나 국토관측위성 2기가 추가로 운영됨으로써 다양 한 활용 분야에서 발생하는 수요에 대응하고 관련 산업을 활성화하는 것이 가능해졌 다. 이를 실현하기 위해서는 분명한 활용 서비스를 발굴해야 하는데, 이에 본 연구 에서는 영국의 Innovate UK에서 수행한 공공분야 위성정보 활용 경제성 분석 연구 (London Economics 2018)를 바탕으로 국토관측위성의 활용방향과 전략을 제시하 고자 한다.
Innovate UK는 영국의 국가혁신을 추진하기 위한 기구로, 2007년 설립된 기술전략위 원회(Technology Strategy Board)를 모태로 출발하였다. 2018년 National Center for Earth Observation, UK Government Earth Observation Service 등 관련 기관의 협 조하에 위성영상을 활용하여 공공부문에서 발생하는 경제적 효과를 분석하는 연구를 수 행하였다. 이 연구에서 위성정보의 주요 활용 분야를 농업, 대기, 도시, 연안, 홍수, 산 림, 해양, 기상, 교통으로 구분하고, 위성정보를 활용함으로써 얻을 수 있는 편익을 비용 절감, 비용회피, 간접효과 등으로 구분하여 추정하였다(<표 1> 참조). 비용절감이란 위성 정보를 활용한 업무를 도입하여 기존의 업무를 대체함으로써 절감되는 편익이며, 비용회 피란 자연재난이나 시설물 붕괴 등과 같은 예외적인 상황 발생을 예측하고 방지함으로써 얻을 수 있는 편익이다. 마지막으로 간접편익은 위성정보를 활용하여 생산되는 제품 또 는 서비스를 이용하는 주체들이 얻는 편익을 의미한다.
<표 1> Innovate UK가 수행한 위성정보 활용 분야의 2020년 편익 추정 결과
편익 유형 2020년 예상 활용 편익
비용절감 비용회피 간접편익 합계
농업 210 6,100만 1,230만 7,540만
대기 - - 430만 430만
도시 830 - - 830만
연안 100 - 590만 690만
홍수 280 - 2,150만 2,430만
산림 30 2,240만 3,800만 6,070만
해양 920 260만 380만 1,560만
기상 - 420만 9억 6,210만 9억 6,630만
교통 840 7,800만 10만 8,650만
자료: London Economics 2018.
(단위: 파운드)
이 편익 유형 중 비용절감은 위성정보를 활용하는 업무에서 상시적으로 발생하는 편익으로, 국토관측위성의 지속가능한 활용 수요를 도출하기 위해서는 국토관측위성 의 특성을 고려하여 활용가능한 업무를 도출해야 한다. <표 2>는 이러한 활용업무 분 야에서 Innovate UK가 추정한 2020년 비용절감편익을 재정리한 결과이다.
1. 농업 분야 활용사례
영국의 Rural Payment Agency(RPA)는 EU의 공동농업정책(Common Agricultural Policy)에 따른 기본직불금(Basic Payment Scheme) 지급과정에서 매년 지급신청지의 최소 5%를 무작위로 선정하여 관련 규정의 준수 여부를 조사하고 있다. RPA는 조사업무 에 위성영상을 활용하고 있는데, 관련 규정의 준수 여부를 판단하기 위해 농업 분야에서 일반적으로 활용되고 있는 중해상도 위성영상이 아닌 공간해상도 1m 이내의 위성영상을 이용하여 구체적인 경작 상태를 판단하고 있다. RPA 내부평가에 의하면 항공영상 또는 현지조사보다 위성영상을 활용하는 것이 연간 210만 파운드의 비용을 절감한다고 한다.
2. 도시 분야 활용사례
영국의 25 Year Environment Plan은 생물다양성과 삶의 질을 도시계획 분야의 최우선 가치로 두고 있다. 그에 따라 환경 보전과 관련된 기관들은 위성, 항공기, 드론 등의 기술 을 활용하여 기존 현장조사에 의존하였던 서식지 지도제작을 시험하고 있다. 이와 유사
<표 2> Innovate UK가 추정한 위성영상 활용가능 업무의 2020년 비용절감편익 추정 결과
활용 분야 활용가능업무 연간 비용절감편익
농업 보조금 지급대상 관리 210만
도시
토지피복도 제작 770만
불법개발 단속 10만
주택개발 관리 50만
대형 인프라 계획 및 건설 현재 편익발생 미흡
토목공사 관리 현재 편익발생 미흡
산림 임상도 제작 30만
교통
교량 관리 440만
교통량 측정 400만
철로/도로 관리 현재 편익발생 미흡
연안 연안침식도 제작 100만
자료: London Economics 2018, 저자 재작성.
(단위: 파운드)
제467호 2020 September
한 개념의 토지피복도 제작에서도 위성정보를 활용할 경우 현장조사에 비하여 12~25%
의 비용만으로 제작이 가능한 것으로 조사되었다. 기상에 영향을 받지 않고 주기적으로 동일한 지역을 탐지할 수 있는 SAR 위성정보를 활용하여 영국 전체의 토지피복도를 갱 신할 경우, 위성영상을 활용하지 않는 경우에 비하여 연간 770만 파운드의 비용이 절감 될 것으로 분석되었다.
불법개발 단속과 주택개발 관리는 일반적으로 항공영상을 이용하는 분야이나, 제 한적으로 고해상도 위성영상이 활용되기 시작하는 분야이다. 현재 영국에서는 Public Sector Mapping Agency(PSMA)를 통하여 항공영상과 다양한 공간정보를 제공받는 것이 가능하기 때문이다. 불법개발 단속에 위성정보가 활용되기 위해서는 항공영상과 같은 수준인 12.5cm의 높은 공간해상도가 요구된다. 하지만 갱신주기를 매우 짧게 제 공한다면 0.5~0.7m의 공간해상도로도 제한적으로나마 활용될 수 있을 것으로 조사되 었고, 이때의 편익은 연간 10만 파운드로 분석되었다. 주택개발 관리에서 요구하는 공 간해상도는 25cm 수준으로 불법개발 단속에 비하여 낮은 수준이지만 일반적인 위성정 보보다는 높다. 그 결과 연간 50만 파운드의 편익이 발생하는 것으로 분석되었다.
3. 산림 분야 활용사례
영국의 산림관리를 담당하고 있는 Forestry Commission GB는 위성영상을 이용하여 산 지의 토지이용변화 및 식수 · 벌목 현황을 조사하고 있다. 이 과정에서 소요되는 비용은 연간 10만 파운드로, 5년 주기로 항공영상을 이용할 경우 소요되는 200만 파운드에 비하 여 연간 30만 파운드의 운영비를 절감할 수 있다. 또한, 산사태나 태풍과 같은 재난 상황 에서 특정 지역의 영상을 신속하게 취득할 수 있는 장점이 있다. 만약 위성정보의 공간해 상도가 25cm 이내라면 개별 식수의 상태를 판단하는 것이 가능해진다. 이 경우 병충해 확산을 조기에 탐지하는 등의 업무에 활용할 수 있어 현장조사업무에서 큰 편익을 발생 시킬 것으로 예상된다.
4. 교통 분야 활용사례
노후교량 관리는 교통안전과 관련된 매우 중요한 업무로, 영국 지자체들은 여기에 연간 4400만 파운드의 비용을 지출하는 것으로 추정된다. 위성정보가 교량의 안전진단 자체 를 수행하는 것은 현재로서는 불가능하지만, 위성정보를 활용하여 노후 상태를 일차적으 로 판단하고 현장조사가 필요한 교량을 선별함으로써 현재 비용의 10%인 440만 파운드 로 절감할 수 있을 것으로 예상하고 있다.
다음으로 교통 분야의 위성영상 활용 분야로는 교통량 모니터링이 있다. 교통량 분석
은 교통정책의 수립은 물론, 대기오염물질 발생 저감정책 수립 등에 필요한 중요한 정보 이다. 현재는 차량에 탑재된 GPS 정보, 구간별 CCTV 정보 및 현장조사 등을 통하여 교 통량 정보를 수집하고 있다. 그러나 특정 시간대의 도로 위 개별 차량정보를 주기적으로 모니터링함으로써 기존 업무의 상당수를 대체할 수 있을 것으로 예상하고 있으며, 이를 통하여 연간 400만 파운드를 절감할 것으로 예상하고 있다.
영국의 Network Rail(NR)은 교량 및 역사를 포함하는 철도시설을 운영하는 공공기관 으로, 여기에 교통부(Dept. of Transport) 예산의 절반이 투입된다. NR은 위성정보를 활 용하여 철도 관련 시설물 및 주변지역 지반 상태를 모니터링하기 위한 방안을 검토하고 있다. 기존의 현장조사를 대체하기에는 아직 많은 연구가 필요하지만, 위성정보를 이용 하여 예상하지 못한 정비로 발생하는 운행지연을 감소시킬 경우 많은 사회적 편익을 얻 을 것으로 예상하고 있다.
5. 연안 분야 활용사례
연안의 건축물 및 시설물 상당수는 연약지반에 위치하고 있으므로 안전관리를 위해서 연 안침식에 대한 지속적인 모니터링이 필요하다. 약 133억 파운드 규모의 자산이 연안으로 부터 50m 이내에 위치하고 있어, 2050년까지 3억 4천만 파운드의 자산이 연안침식으로 손실될 것으로 예상하고 있다. 현재는 항공 라이다(Lidar)를 이용하여 5년 정도의 주기 로 지형변화를 탐지하고 있으며, 위성정보의 활용은 제한적이다. 하지만 위성정보를 활 용한다면 보다 짧은 주기로 연안의 지형정보를 수집하고, 유의미한 변화를 일차적으로 탐지하여 적시에 정밀현장조사를 수행하는 것이 가능해질 것으로 예상된다. 이를 통하 여 불필요한 지출절감으로 연간 100만 파운드의 비용절감 효과를 얻을 것으로 예상하고 있다.
국내에서도 영국 사례와 같이 다양한 업무에 항공영상을 활용하고 있다. 국토지리정보원 은 항공영상을 이용하여 국가기본도를 제작하고 있으며, 이 과정에서 촬영된 항공영상을 공개함으로써 다양한 활용 서비스 발굴을 지원하고 있다. 2000년대부터 지속적으로 추 진된 공간정보사업의 결과로 <표 3>과 같이 공공분야를 중심으로 영상정보를 이용한 다 양한 활용업무가 발굴되었고, 대부분 항공영상을 활용하고 있다. 영국의 사례와 비교해 보아도 상당수 유사한 업무가 분포하고 있음을 확인할 수 있다.
현재 국내에서 촬영되는 항공영상의 공간해상도는 12~25cm 수준으로 매우 향상되었 지만 위성영상에 비하여 고비용이며, 일반적으로 기상조건이 양호한 특정 시기에 집중적 으로 촬영되는 특징이 있다. 따라서 산림이나 농업과 같이 계절별 식생의 변화를 탐지해 야 할 때에는 적합하지 않다. 이러한 문제를 해결하기 위하여 국토관측위성에 뒤이어 농
국토관측위성
활용 방향과 전략
제467호 2020 September
<표 3> 공간정보 활용 행정업무 중 영상정보 활용 수요
행정업무 구분 활용업무명 활용내용 및 방법
내부행정 공유재산관리 •영상정보를 활용하여 공유재산의 분포 확인과 조사대상 선정
•실태조사 수행 시 주변지역 확인
도시계획
도시계획관리
•도시계획구역/개발제한구역 내 건축물 현황, 시설물 확인 개발제한구역관리
시설계획관리
교통 도시교통이면도로정비 •도로망도와 영상정보를 중첩하여 도로의 상태와 이용현황 파악
건축/건설
공동주택 건축계획심의 •현장조사를 위한 사전확인 용도로 활용
•국공유지 등의 점용·이용 현황모니터링 주거환경개선 사업관리
무허가 건축물관리
•위법사항 지도단속 시 위치 및 변화 확인, 건축물정보(주변건물 포함) 확인에 활용
건축허가 위반건축물관리
환경
폐기물배출자관리
•폐기물처리업체 지도점검 수행 시 업체 위치 확인
•폐기물처리업체 입지선정 시 방재대책 수립에 활용 폐기물처리업관리
폐기물처리시설관리
문화관광
문화재 정기조사 등 조사/점검업무 •정기조사 및 점검계획 수립, 현장방문을 위한 정보 확인 등
전통사찰 지정 및 등록 •지정내역 고시 및 전통사찰의 위치 확인, 전통사찰 보존정비사업 현장 확인에 활용
(전통사찰경내지) 자연공원 내 행위허가 등 •전통사찰의 지정 및 전통사찰 관련 민원 처리 시 주변여건 확인을 위한 용도 향토유적 지정 및 보호 •개발행위 시 향토유적으로 지정된 유물의 보호를 위해 활용
농촌
농업진흥지역 지정 •지적도 및 영상정보를 활용하여 농지의 집단화 판별에 활용
농지전용허가 •농지전용의 제한사항 검토에 활용(도시시설, 계획관리지역 및 개발진흥 지구, 농업생산기반 정비(예정)지역 등)
쌀소득 등 보전직접지불(고정/변동) •농지전용신청, 처분명령, 하천구역, 개발사업예정지 등 대상에서 제외 되는 농지에 대한 검토에 활용
조건불리지역 직불제 •조건불리지역 직불제 지원위치도 제공하여 현장점검에 활용 경관보전 직접지불제 •경관보전 직접지불제 지원위치도 제공 및 현장점검에 활용
산림
입목벌채 등의 관리
•산림보전지역의 훼손 여부를 파악하고 이를 통한 산림자원의 보호 (보안림, 산림정화구역 등의 산림)
•산지이용 구분도를 연도별로 관리함으로써 보전산지의 변화추이 분석
산림보호관리(훼손상태관리) •영상정보와 산지이용 구분도를 중첩하여 산림보전지역의 훼손 여부를 파악하고 이를 통한 산림자원의 보호(보안림, 산림정화구역 등의 산림) 공유림관리 •연도별 영상정보를 통해 공유림의 점용/사용 관리
사방사업관리 •사방사업예정지 선정
수산 연안정비사업 •연안정비 계획 수립을 위해 대상지 주변의 정보 확인 용도
재난재해 재해대장관리 •복구 현황을 체계적으로 관리하기 위한 용도
지역개발 개발제한구역관리 •용도구역상 개발대상인지 확인하는 용도
상하수도 상수원보호구역관리 •상수원보호구역 지정(변경) 승인 요청사항의 검토 시 상수원보호구역 주변환경 확인 용도
자료: 행정자치부 2014.
림 · 산림 위성이 발사될 예정이다. 다만, 5m 공간해상도로 계획되어 있어 보조금 지급대 상관리 등과 같이 구체적인 현장 상황을 파악하기 위한 운영 · 관리업무는 여전히 현장조 사에 의존할 수밖에 없다. 따라서 농림 · 산림 위성을 이용하여 이상지역을 탐지할 경우 후속 현장조사업무를 수행하기에 앞서 국토관측위성으로 현장 상황을 판단해야 한다. 그 래야 적합한 후속업무를 진행하여 적재적소에 제한된 조사관리 인력을 운영하는 데 활용 할 수 있을 것이다.
도시분야의 경우 매우 높은 공간해상도를 요구하므로 국토관측위성은 항공영상의 보 조적인 역할을 할 것으로 예상된다. 최근 디지털 뉴딜사업과 관련하여 기존의 2년 주기 촬영을 매년으로 변경할 경우 국토관측위성의 활용 수요는 제한적일 수밖에 없다. 반면 토목건설사업과 같이 월 단위로 공정을 모니터링하거나, 해외사업과 같이 주변 지형이 나 토지이용 현황에 대한 제한된 정보만을 이용하는 경우에는 활용 수요가 늘어날 것으 로 예상된다. 최근 건설 및 관리 분야에서는 위성기반 기본지형의 변화정보를 수집하고, 항공영상을 이용하여 정밀지형 · 형상정보를 수집하여 무인기 및 측량 · 조사인력에게 필 요한 정보를 제공하는 건설 · 토목기술이 개발되고 있다. 한 예로 Plex Earth사는 <그 림 2>와 같이 토목설계전문 SW에 최신 위성영상은 물론, 일정 주기로 변화정보를 제공 하는 서비스를 제공하고 있다. 이를 통하여 공사일정별 설계도면과 실제 건설현장의 현 황을 신속하게 비교하여 지구상의 어느 건설현장도 체계적으로 관리하고 지원하는 것 이 가능하다. 현재로서는 이러한 원격모니터링 업무가 도입되지 않아 비용절감편익으로 계산되지 않았으나 향후에 이러한 기술이 확산됨으로써 실질적인 편익이 발생할 것으로 예상된다.
지금까지 영국의 Innovate UK에서 수행한 위성정보 편익분석 사례를 검토하고 국내
<그림 2> 위성영상과 토목설계전문 SW를 연계하는 Plex Earth사의 서비스
자료: Plexearth 홈페이지.
국토모니터링위성기반 국토모니터링위성기반
위성
기본지형·변화 정보
정밀지형·형상 정보
정밀구조·상태 정보
현장측량·조사 정보 무인기
항공기
측량·조사 인력 데이터 구축·갱신 필요 대상 정보
제467호 2020 September
권헌영, 유지연, 신헌주, 김법연. 2014. 행정공간정보 서비스 활성화 방안 연구. 서울: 행정자치부.
Geospatial Media and Communications. 2018. GeoBuiz-Geospatial Industry Outlook & Readiness Index.
London Economics. 2018. Value of satellite-derived Earth Observation capabilities to the UK Government today and by 2020.
National Geospatial-Intelligence Agency. 2006. GEOINT Basic Doctrine Publication 1.0. https://fas.org/irp/agency/
nga/doctrine.pdf (2020년 8월 28일 검색).
Plex.Earth. https://plexearth.com/ (2020년 8월 25일 검색).
참고문헌
영상정보 활용 수요와 비교하였다. 항공영상 및 드론영상과 같은 국토관측기술이 빠르 게 발전하면서 과거와 같이 지도제작 중심의 활용은 점차 보조적이거나 제한적인 활용 수 요를 충족시킬 것이다. 12~25cm 수준의 항공영상이 보급되면서 위성정보는 항공사진으 로 생산된 정보의 변화를 주기적으로 모니터링하거나, 농림이나 산림 분야에서 저해상도 위성영상이 제공할 수 없는 현지의 상황정보를 적시에 촬영하여 제공하는 협력적인 모니 터링 역할을 수행해야 할 것이다. 이처럼 다양한 영상자료를 신속하게 수집 · 통합할 수 있 는 체계가 마련된다면, 기존 작업자에 의하여 수행되던 분석업무를 자동화할 수 있어야 하 며, 그 결과를 공간정보와 융복합할 수 있어야 한다. <그림 3>은 미군이 전 세계를 대상으 로 수집되는 영상자료를 분석하고 공간정보와 융복합하여 적시에 필요한 부대에 제공하는 GEOINT 체계를 보여준다. 국방 · 안보 분야를 중심으로 운영되던 이러한 영상공간정보 서비스가 국토관측위성과 국토위성센터의 운영으로 국토 관련 의사결정과정에서 제공됨 으로써 지능화된 국토의 이용과 관리를 지원하는 중요한 역할을 수행할 것이다.
<그림 3> 미국 NGA의 지구관측 영상분석과 공간정보 융복합 산출물
자료: National Geospatial-Intelligence Agency 2006.
