국토의 디지털트윈 구축 및 활용 정책방향

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제474호 2021 April

국토의 디지털트윈 구축 및 활용 정책방향

남영우 국토교통부 국토정보정책관 ([email protected])

지난해 7월 14일 발표된 ‘한국판 뉴딜 종합계획’에서 디지털트윈은 10대 대표과제 중 하 나로 포함되었다. 국토교통부는 ‘전국 3D 지도, 정밀도로지도 구축’ 등 디지털트윈 구축 을 위한 고품질의 데이터 구축과 ‘정밀도로지도 제작용 3D 정보 온라인 활용 허용’ 등을 주관할 예정이다. 2017년 ‘가트너(Gartner, Inc.)가 선정한 2017년 10대 전략기술’에 포 함된 디지털트윈은 2020년 코로나19 팬데믹으로 인한 비대면 활동의 확대와 디지털 전 환에 대한 수요증가, 침체된 경제의 회복을 위한 돌파구로 그 실효성이 부각되면서 우리 정부도 공식적으로 정책화하기에 이르렀다.

우리보다 조금 앞서 디지털트윈을 구축하기 시작한 국가는 싱가포르와 영국 등이 대표 적이다. 싱가포르는 3차원 공간정보인 ‘Virtual Singapore’를 구축하여 가상실험, 교통 계획, 시뮬레이션 등 국가의 정책적인 의사결정에 활용하기 시작하였으며, 영국은 국가 의 각종 인프라에 대한 데이터 모델을 공유하고 통합하기 위한 프레임워크(information management framework)를 정립하였다. 더불어 관련 기관들이 공유할 수 있는 디지털 트윈의 9가지 방향성(gemini principles)을 제시하여, 효과적으로 디지털트윈을 구축하 고 활용할 수 있는 기반을 마련하였다.

국내의 디지털트윈과 관련된 추진 현황을 살펴보면, 공간정보산업진흥원이 운영하는 3차원 건물정보와 영상지도를 제공하는 플랫폼인 V-world 서비스, 실감형 3D 가상 콘 텐츠를 구축하여 도시계획 의사결정 등 지자체 행정에 활용하는 서울시의 버추얼 서울 (Virtual Seoul) 시스템이 있다. 또한, 위탁집행형 공공기관인 한국국토정보공사는 2018 년부터 전주시와 협력하여 디지털트윈을 시범구축하고 행정서비스 모델을 제시하였으 며, 세종시 5-1 생활권과 부산시의 에코델타시티에서도 스마트 시티 국가시범도시 사업 이 진행되는 등 국토 분야 디지털트윈 사업이 활발하게 추진 중이다. 이러한 국토 및 도 시 분야 외에도 발전, 산림, 해양 및 수자원 분야¹⁾ 등 다양한 분야에서 크고 작은 디지털 트윈 사업이 진행되고 있다.

머리말

1) 원전 디지털트윈 연계형 VR 콘텐츠 기술개발 용역(한국수력원자력주식회사, 2020년 7월 발주), 산림 분야 디지털트윈 기반체계 시범구축(한국임업진흥원, 2020년 8월 발주), 해양 통합 모델링 가상실험을 위한 해양 디지털트윈 구축 기획연구 용역(해양수산부, 2020년 10월 발주), 디지털트윈 방식의 하천 플랫폼 구축(한국정보화진흥원, 2020년 5월 발주).

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디지털트윈 국토의 개념과 구축 현황

<그림 1> 디지털트윈 국토의 개념

<그림 2> 디지털트윈 국토의 구성요소 및 추진방향

데이터 전 국토에 대한 3차원 공간정보 및 행정데이터 등의 디지털트윈 국토를 행정, 민간서비스 수요를 고려하여 단계적으로 구축

플랫폼 현실 세계와 가상 세계(디지털트윈 국토)가 실시간으로 통합 되도록 생산·관리·활용 주체가 소통할 수 있는 플랫폼 구현

법제도 트윈 국토를 최신으로 구축, 관리하기 위한 방안과 각종 인허가 등 행정업무에 활용하도록 법적 근거 마련

보안관리 3D 지도, 정밀도로지도 등 공개제한 데이터를 산업계에서 쉽게 활용할 수 있도록 관련 제도와 유통방식 개선

거버넌스

데이터 구축, 플랫폼 운영의 기반을 강화하고, 효율성을 높일 수 있도록 협의체, 평가체계, 관리전담기관 등의 거버넌스 체계 강화

기술

트윈 국토데이터 구축, 관리, 융·복합 활용기술 등을 개발하여

‘초정밀 디지털국토 실현’, ‘초연결 라이브 국토 실현’,

‘초대용량 디지털라이브 국토 활용’ 구현

표준 디지털트윈 국토데이터 및 수집-가공-저장-관리-배포 전 주기에 대한 제품사양, 기술 기준 등 표준화 추진 거버넌스

데이터

보안 관리

플랫폼

표준

기술

법·제도

디지털트윈 관련 사업은 분야별 대상과 목적 등에 따라 다의적인 개념을 가지고 추진되 고 있다. 국토교통부는 우리 국토를 대상으로 ‘디지털트윈 국토’라는 명칭으로 디지털트 윈을 적용하고 있으며, 이러한 디지털트윈 국토의 개념을 “3차원 국토 공간정보를 기반으 로 행정 · 민간정보 등 각종 데이터를 결합 · 융합하여 가상공간에 현실공간 · 사물의 쌍둥 이를 구현하고 재난 · 환경 · 경관 시뮬레이션 등에 활용하는 것”이라고 설정하였다. 정부 는 디지털트윈을 효율적으로 구축하고 널리 활용될 수 있도록 ① 국토데이터의 구축, ② 디지털트윈 관련 플랫폼의 구축 · 운영, ③ 법령 정비 및 표준의 도출, ④ 관련 기술의 개 발, ⑤ 서비스 모델의 가시화 등을 동시에 추진하고 있다.

디지털로 만드는 새로운 세상, ‘디지털트윈 국토’

3차원 공간정보의 위치를 기반으로 행정과 민간정보 등 각종 데이터를 결합·융합하여 가상공간에 구현한 쌍둥이 국토

기본데이터

현실 세계 가상 세계

•3차원 모델

•정밀도로지도

•지하시설물 등 활용데이터

•행정데이터

•민간데이터

가시화

•AR/VR

•가시화 플랫폼 분석

•시뮬레이션

•분석

•AI, 기계학습 등

데이터 분석결과

거버넌스 디지털트윈 국토 관련 법 · 제도

표준 · 보안 · 기술 · 플랫폼

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전국 3D 지도의 확대

드론, AR · VR 등 위치기반 신산업의 지원 등을 위하여 2021년 말까지 전국의 영상지도 와 도심지에 대한 3D 지형지도를 구축한다. 한편, 비도심지(4만 6350㎢)에 대한 3D 지 형지도와 도심지(4만 7150㎢) 내 건물지도 구축 등은 국토지리정보원이 시행한 정보화 전략연구(Information Strategy Plan: ISP) 결과를 바탕으로 2022년부터 본격 착수될 예정이다.

자율주행 상용화를 위한 정밀도로지도 구축

우리나라는 완전자율주행 상용화의 목표를 2027년으로 설정하고 있다. 자율주행차가 운 행되기 위해서는 자율주행차가 인식할 수 있는 정밀도로지도가 구축되어야 하고, 변화되 는 내용을 실시간으로 갱신할 수 있는 지도가 필요하다. 이를 위해 국토지리정보원은 금 년 중 자율주행 시범운행지구(약 100㎞)를 포함한 일반국도 약 1만 1670㎢에 대하여 정 밀도로지도를 구축할 예정이다. 정밀도로지도는 자율주행차가 인식할 수 있는 점군데이 터(포인트 클라우드 데이터)로 구성된 것으로, 정확도는 25㎝급이다. 지난해 말까지 전국 고속국도 등 약 6700㎞를 구축하였고, 2025년까지 전국 일반국도와 4차로 이상 지방도 및 군(郡)도에 대해서도 구축을 완료할 예정이다.

스마트한 시설물 관리를 위한 지하공간 통합지도 구축

지난 1998년부터 상하수도 시설에 대한 전산화를 시작으로 상하수도 · 통신 · 전력 · 가 스 · 난방 등 지하시설물에 대한 정보, 공동구 · 지하철 · 지하보도 · 지하차도 · 지하상 가 · 지하주차장 등 지하구조물 정보는 물론, 시추 · 관정 · 지질 등 지반정보 15종의 지하

국토의 디지털 트윈화를 위한 핵심사업의 추진

<그림 3> 3차원 디지털 지도 구축개념도

건물입체모델 수치지형도

항공사진

수치표고모형 3차원디지털지도

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정보를 통합하여 3차원 입체지도를 구축하고 있다. 금년에는 85개 시(市) 지역에서의 지 하공간 통합지도 구축을 완료하고, 2022년까지 77개 군(郡) 지역에 대해서도 구축을 완 료할 예정이다. 이러한 3차원 지하공간 통합지도는 현재 10m 이상 굴착공사 시 지하 안 전영향평가와 국가위기센터 및 중앙부처 · 지자체의 재난 및 안전관리에 활용 중인데, 정 보의 오류가 더욱 개선되면 디지털트윈, 스마트시티 등의 핵심 기반 데이터로도 활용될 전망이다. 금년부터는 지하시설물 정보오류를 단계적으로 개선하고 정보통합체계를 고 도화하기 위한 정보화 전략계획 수립용역이 추진되고 있다.

고정밀 공간정보에 대한 유통방식 개선

그동안 높이값이 포함된 3차원 지도나 고해상도 영상 등은 공개될 경우 공공의 안전을 해할 우려가 있는 ‘공개제한 공간정보’로 분류되어 학술연구, 공공복리 등의 목적에만 제 한적으로 제공 · 활용되어 왔다. 이에 따라 자율주행, 증강현실 및 가상현실 등 민간 신산 업 분야에서 새로운 서비스를 개발하는 데에는 활용하기 어려웠다. 특히 자율주행차가 안전하게 운행되기 위해서는 정밀도로지도 구축 못지않게 변화된 도로의 상태를 실시간 으로 탐지하여 분석하고 지도를 수정하기 위한 지도의 온라인 유통이 필수적이어서, 관 련 기술개발에 어려움이 많았다.

이러한 산업계의 활용수요에 대응하기 위하여 공간정보 보안 관련 규정과 유통방식을 개선한다. 「국가공간정보기본법」 개정을 통해 공개제한 공간정보에 대한 민간제공의 근 거를 신설하고 데이터의 실시간 및 온라인 제공 시스템을 개발하는 한편, 보안 사전인증 제도 등의 도입을 통해 영리 목적의 공간정보 활용을 가능하게 할 예정이다. 지난 2월 26 일 국회 본회의에서 의결된 「국가공간정보기본법」 개정안에는 ① 고정밀 공간정보를 산 업 활용 제공근거 신설, ② 공개제한 공간정보 사용기업에 대한 보안심사 제도의 도입,

데이터 활용제약 해소 및 호환성 개선을 위한 제도 개선 추진

6대 지하시설물 DB 통합(2D) (상하수도, 가스, 열수송, 통신, 전력)

지하공간 통합지도 구축(3D) (시설물 +구조물 + 지반) 상하수도 전산화(2D)

<그림 4> 지하공간 통합지도 구축절차

자료: 지하시설물 통합 DB.

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관한 사항’ 추가 등이 주요 내용으로 포함되었다. 향후 보안심사 세부내용 및 절차 등을 포함하는 하위규정이 마련되면 법률 공포 1년 후부터 본격 시행될 예정이다.

디지털트윈 국토표준 도입

디지털트윈 국토의 국가표준도 구체화될 예정이다. 그간 국토교통부는 공간정보 표준화 사업의 일환으로 국가표준 개발, 국제표준 활동지원 및 표준위원회 운영, 표준 지원 활동 등을 꾸준히 진행해왔다. 그러나 최근 디지털트윈 관련 사업이 중앙부처와 지자체 등에 서 동시다발적으로 추진²⁾되고 있고, 그 대상도 지상의 건축물 · 시설물과 지하공간은 물 론, 산림, 댐, 지하공동구, 하천 등 다양해지고 있다. 따라서 국토와 관련한 각종 디지털 트윈이 효율적으로 구축되고 연계 · 활용되기 위해서는 시스템 간 상호 운용성 확보가 전 제되어야 하고, 이를 위해 디지털트윈 국토와 관련한 표준의 마련이 필요한 실정이다. 따 라서 국토교통부와 표준협력기관인 한국국토정보공사가 역할을 분담하여 디지털트윈 국 토의 표준을 정비하고 개발할 예정이다. 먼저, 국토교통부는 디지털트윈 국토의 상호 운 용성을 구체화하기 위한 개념적 프레임워크와 건축물에 대한 디지털트윈 표준 및 제품사 양 표준을 개발하고, 국토지리정보원은 3차원 지형정보(DEM)의 메타데이터, 제품사양,

2) 조달청 나라장터에 2020년 1월부터 2021년 2월까지 공고된 ‘트윈’, ‘3차원(3D)’, ‘지하’, ‘스마트시티’의 키워드를 가지고 있는 사업은 총 344건으로, 이 중 ‘트윈’을 키워드로 가지고 있는 사업은 42건에 이름. 특히, 국토 및 3차원 관련 트윈사업은 22건이며 용역비는 총 56억 4500만 원 수준임.

<그림 5> 디지털트윈 국토 공간정보 표준연구 추진계획

자료: 홍상기 2020.

1단계(2021)

•핵심 데이터 모델 구축(건물)

-데이터모델참조모델표준및핵심데이터모델개발

-데이터모델관리체계및추진체계구축방안

•데이터 구축/관리 표준 및 가이드라인 개발

-데이터품질,제품사양,메타데이터표준개발

-데이터구축,품질관리가이드라인개발

•실험 데이터 구축 및 검증

-성과품(표준,가이드라인)검증을위한실험데이터구축

•핵심 데이터 모델 구축(도로, 지하공간)

-도로및지하공간핵심데이터모델개발

-메타데이터,제품사양등데이터구축및관리표준개발

•디지털트윈 국토 데이터 모델 표준 범위 확장

-CityGML외에BIM의IFC,Landlnfra등을연계

통합하도록데이터모델확장

•디지털트윈 국토 데이터 모델 관리체계

-데이터모델레지스트리표준개발

-모델레지스트리관리및운영지침개발

•핵심 데이터 모델 구축(실내외 공간 연계)

-실내공간및실내외공간연계에필요한핵심

데이터모델개발

•공동 활용을 위한 표준화된 DB 스키마 구축

-파일단위가아닌공간데이터베이스로디지털

트윈국토데이터를관리하기위한DB표준

스키마개발

•공동 활용을 위한 서비스 표준 개발

-카탈로그,센서연계등각종서비스표준개발 지상과

기반 확보 지하공간

DTL표준개발에대한기반확보 DTL표준적용범위점진적확장 DTL활용활성화를위한실용적인표준개발 실내외

공간 2단계(2022~2023) 3단계(2024~2025)

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데이터 품질에 관한 표준을 개발할 예정이다. 또한, 한국국토정보공사는 건물데이터의 품질과 메타데이터의 표준, 건물데이터 품질 가이드 등을 개발할 예정이다.

디지털트윈 국토에 대한 법적 근거 마련

디지털트윈 국토에 대한 다양한 사업이 진행되고 있으나, 제도적으로 구체화되지 않은 상태이므로 정책적 방향성에 대한 모호함이 지속되고 있는 상황이다. 이러한 디지털트윈 국토와 관련한 불확실성을 제거하고 연계 · 활용을 더욱 강화하기 위하여 법적 근거도 마 련할 계획이다. 이는 「국가공간정보기본법」 내에 디지털트윈 국토의 용어 정의, 구축 및 활용 원칙, 추진을 위한 거버넌스 체계 등에 관한 규정을 포함한 「국가공간정보기본법」

개정을 위하여 금년 상반기에 관련 연구의 시행 등을 토대로 2021년 하반기에는 법률개 정에 착수할 예정이다.

디지털트윈 기반 지자체 행정 모델의 확산

한국국토정보공사는 2018년부터 전주시 효자동 일대 약 16㎢에 지상 · 지하 3차원 지도 를 구축하고 8가지 도시행정서비스 모델을 접목하여 금년 말까지는 전주시 행정에 실제 적용함으로써 실증할 계획이다. 또한, 향후 도시의 발전단계가 다른 충북혁신도시 · 춘천 시 · 새만금에 적용해나가는 등 확산할 예정이다. 국토교통부도 이러한 한국국토정보공사 의 지자체 행정서비스 모델에 대한 검토을 토대로 지자체 시범사업계획을 수립하고, 5개 지자체 등을 대상으로 35억 원 규모의 시범사업을 추진한다. 이로써 디지털트윈 국토의 활용사례를 보다 구체화할 예정이다.

국가연구개발사업의 시행

<표 1> 디지털트윈 국토 표준 참조 모델 및 로드맵 작성 연구

주관 과제명

국토교통부

데이터 모델 관련 참조 모델 표준개발 건물데이터 모델 및 제품사양 표준개발(2종) 지상-지하공간 상호 연계 방안 마련

한국국토정보공사 건물데이터 풀질 및 메타데이터 표준개발(2종) 건물데이터 구축 및 품질 가이드 개발 자료: 홍상기 2020.

활용 모델 확산 및

국가연구개발

사업의 시행

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과 동일한 디지털트윈으로 활용하거나 시뮬레이션하는 데 한계가 있다. 따라서 2022년 부터 향후 5년간 실내 · 외 공간에 대해 실시간으로 고정밀(cm급) 위치 측정과 3차원 공 간정보가 자동 구축 · 갱신되는 기술을 개발하는 한편, 공공 · 행정정보, 건설도면 정보 등 정적인 정보와 IoT 센서 정보, 스마트 모빌리티 센서 정보 등에 대해서도 연계 처리가 가 능한 기술을 개발할 예정이다.

디지털트윈 국토 TF팀 설치

국토교통부는 한국판 뉴딜의 10대 사업 중 하나인 디지털트윈의 체계적인 추진을 위하여 부 내에 ‘디지털트윈 국토 TF팀’을 설치하고 2020년 말 「디지털트윈 국토 추진 로드맵」을 도출하였다. 한편, 금년 1월부터는 한국국토정보공사와 합동으로 제2기 디지털트윈 국토 TF팀을 구성하여 운영함으로써 보다 다양한 업무를 담당하고 있다.

이들은 첫째, ‘지상 · 지하 디지털트윈 통합관리 정보화 전략계획’ 관리업무는 물론, ‘디 지털트윈 국토 로드맵(2020년 12월)’에 대한 세부과제를 도출하고 단계별 적용방안을 마 련하는 등 중장기 발전전략을 마련하게 된다. 둘째, 금년 35억 원 규모의 디지털트윈 국 토 지자체 활용 시범사업을 관리하고, 셋째, 디지털트윈 국토 추진의 정책적 방향성 제 시와 타 분야와의 연계 · 활용 강화를 위한 법 · 제도 개선을 담당한다. 넷째, 디지털트윈 국토 체계의 구축 · 확산을 위한 협의체(<표 2> 참조) 및 기술자문단을 구성 · 운영하고 활 용 · 확산을 위한 홍보도 추진한다.

디지털트윈 국토 추진체계 마련

<그림 6> 디지털트윈 국토 국가연구개발사업의 개요

공간정보산업발전, 핵심기술의 국산화, 디지털트윈 활용촉진을 위한

디지털트윈 국토 핵심기술 R&D 추진

2020~2021:예타신청(2020년7월,과기부)→예타통과(2021년1월28일)/2022~2026:R&D추진(총사업비909억원)

개발되는 디지털트윈 핵심기술

실시간·활용성높은가상국토 공간정보와각종데이터연계·유통

연계 유통

디지털 트윈국토

초대용량 초고속

서비스 맞춤형

분석 가치있는데이터를빠르게제공

m급→cm급 자동화·효율화

•실내외공간정보

고정밀위치측정

•변화정보실시간

갱신/자동구축

공공·행정데이터 각종지도·도면·영상 IoT·차량등센서정보 SNS등비정형데이터

③초대용량디지털라이브국토활용

②초연결라이브국토실현

①초정밀디지털국토구축

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지상·지하 통합관리 디지털트윈 국토체계 구축 정보화 전략계획의 수립

디지털트윈 국토는 지상과 지하가 연결된 3차원 디지털 공간정보를 기반으로 각종 시설, 행정 및 민간정보가 융합되어 구축된다. 국가는 물론 지방자치단체가 국토 및 시설의 안 전관리를 지원하고 시뮬레이션을 통해 각종 도시 및 환경문제의 솔루션을 제공하는 한 편, 무인 비행장치, 자율주행자동차, 증강 및 가상현실, 스마트도시의 기반을 구축하게 된다. 이러한 디지털트윈 국토가 차질 없이 구축 · 활용되기 위해서는 국가 차원에서 디지 털트윈 전반에 대한 정보화 전략계획을 수립하고 플랫폼을 구축해야 한다. 이와 관련하 여 국토교통부는 금년 중 시행하는 ‘지상 · 지하 통합관리 디지털트윈 국토체계 구축 정보 화 전략계획’ 수립을 토대로 2022년부터 플랫폼 구축 등 사업을 본격 시행할 예정이다.

디지털트윈 국토는 그 자체가 목적이 아닌 재난, 환경, 국토 관리를 위한 유효한 수단으 로 활용되는 것은 물론 디지털트윈을 활용한 사전 시뮬레이션과 영향평가 등을 통해 국 민생활의 안전수준을 높이고 삶의 질을 개선하는 데 활용되어야 할 것이다. 또한 디지 털트윈 국토의 구축과 활용은 한국판 뉴딜이 추구하는 바와 같이 국가경제의 발전과 관 련 산업의 활성화에 기여하도록 추진되어야 한다. 향후 디지털트윈 국토의 구축과 활용 을 위해 효율적으로 사업을 기획하고 시행착오를 최소화하여, 정부예산의 낭비를 미연 에 방지하는 것이 중요하다. 이를 위해 우리 정부는 적극적인 국민의 참여를 유도하고, 관련 산업체와 정부기관이 협력하여 디지털트윈의 효용성을 극대화할 수 있도록 노력 하고자 한다.

맺음말

관계부처 합동. 2020. 「한국판 뉴딜」 종합계획.

국토교통부. 2020. 지하공간 전산화 사업개요.

_____. 2021a. 국토정보정책과 디지털트윈 TF팀, 2월 기준 디지털트윈국토 관련 사업현황 조사자료. 내부자료.

_____. 2021b. 디지털트윈국토 TF 구성·운영계획. 내부자료.

서기환, 오창화. 2020. 가상국토 구현을 위한 디지털트윈 정책방향. 세종: 국토연구원.

참고문헌

<표 2> 협의체 구성·운영(안)(디지털트윈 국토 TF 구성·운영계획)

구분 구성

부처 내 국토교통부 스마트도시팀, 건축정책과, 건설안전과, 첨단자동차과, 도로관리과, 미래드론교통담당관, 기술정책과, 국토지리정보원 등

부처 외 행정안전부, 과학기술정보통신부, 지자체(스마트시티 등)

기술·활용 국토연구원, 국토교통과학기술진흥원, 공간정보산업진흥원, 공간정보품질관리원, 공간정보산업협동조합, 민간기업 등 자료: 국토교통부 2021b.