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스마트시티, 데이터 분석을 통해 안전한 도시를 꿈꾼다.

2018.12.11 09:30

스마트시티는 한글로 풀면 지능형 도시라고 해석할 수 있습니다. 지능형 도시란 무엇이며 지능을 가진 똑똑한 도시는 어떻게 진화하고 있을까요? 이번 편에서는 지능형 도시 구현을 위해서 4차 산업혁명의 핵심 기술인 인공지능이 적용되고 있는 사례들을 살펴보고 똑똑한 미래 도시의 진화 방향을 살펴보도록 하겠습니다.


도시의 안전을 위협하는 요인들은 강도, 방화, 폭탄 테러 등의 인위적인 범죄와 산불, 지진 등의 자연적 재해로 나눌 수 있습니다. 이러한 위협 요인들에 대응하는 단계는 그 위협 요인을 사전에 찾아내어 제거 또는 사전에 차단하는 예방 단계와 그 위협 행동에 의해 발생한 문제들을 신속히 해결하는 복구 단계로 나누어집니다.


도시의 안전 요소 중 가장 중요한 것은 범죄나 재난 재해가 발생하기 전에 그 문제가 발생하지 못하게 예방하는 것입니다. 문제가 발생하기 전 투입되는 비용과 노력이 발생한 문제를 해결하기 위해 투입되는 비용과 노력보다 현저히 적기 때문입니다.



2002년 개봉한 톰 크루즈 주연의 마이너리티 리포트라는 영화를 보면 시민을 CCTV로 분석하고 이동하는 방향을 지속적으로 체크하고 감시해 범죄율 제로(Zero)인 사회가 등장합니다. 비결은 초능력을 지닌 예지자들이 미리 예지를 통해 예비 범죄자를 체포함으로써 범죄를 예방하는 것인데요.


스마트시티도 이와 비슷하게 범죄를 예방할 수 있습니다. 다만 영화처럼 초능력을 가진 예지자들이 아닌, 데이터에 기반한 과학적인 방법을 통해 가능하게 할 수 있습니다.


 스마트시티 기술을 활용한 사전 범죄 예방


미국 버지니아 주 리치먼드 시의 사례를 보면 특정 공간과 시간에 발생하는 범죄 확률을 근거로 비즈니스 정보, 예측 분석, 데이터 마이닝, GIS(Geographic information System) 정보를 융합해 경찰관을 배치함으로써 최근 범죄율이 26년 만에 최저 수준으로 감소했습니다.


간단하게 그 방법을 살펴보면, 경찰서의 신고전화(911) 기록 관리 시스템에서 데이터를 입수하고 요약해 지도와 사진으로 된 범죄 보고서를 작성하여 배포했습니다. 여기에 시간, 날씨, 공공행사와 같은 여러 변수를 결합해 과거와 현재의 데이터에 근거한 범죄 발생 핫스팟(Hot spot)을 범죄 보고서에 표시합니다. 이 보고서를 경찰서와 순찰차에서 이용하도록 함으로써 경찰관의 수를 늘리지 않고서도 사건을 예방하고 있습니다.


l 리치먼드 시 범죄 핫스팟 범죄 보고서 (출처: RVA news(2014)[각주:1])


영국 런던 시는 철의 포위망(Ring of Steel)이라는 CCTV와 도로 차단기로 구성된 통합 시스템을 도로에 설치하고 범죄 활동을 감지 및 추적하는데 활용하고 있습니다. CCTV는 도시 진출입 추적뿐만 아니라 차량 번호판 자동 인식 기능도 보유하고 있으며, 2005년 런던 지하철 폭탄 사건 용의자의 신원 확인 시에도 활용되어 그 효과가 입증되었습니다.


현재 런던에는 ‘Intelligent Pedestrian Surveillance System’도 있어서 400만 대 이상의 카메라가 거리, 지하철, 공공장소에 설치돼 자살 시도, 의심 물체 및 행인 감시, 도시 범죄 예방 등에 활용되고 있습니다.


l 런던 보안용 CCTV 설치 현황 (출처: National Geography(2018)[각주:2])


중국은 특정 구역에 있는 사람의 숫자, 이름, 행동 패턴 분석 외 특정 시간 동안 이동 경로 이후에 이동할 경로 예측까지 가능한 수준입니다. 구체적으로 중국 공안의 ‘대중의 눈은 눈처럼 밝다.’라는 의미의 쉐량(雪亮, 백설 같은 빛) 공정을 통해 사천성 1만 4천 개의 마을에 4만 대 이상의 안면 인식이 가능한 CCTV를 설치했습니다.


그리고 주민들의 TV, 휴대전화와 공안 시스템과 연결하여 중국 공안과 주민들이 함께 현장 상황을 실시간으로 파악하는 대중 감시 네트워크를 구축했습니다.


쉐량 공정 구축 후 쓰촨성의 범죄 발생은 50%나 감소했으며 범죄 검거율 또한 50%정도 높아져 그 효과가 입증되었습니다. 따라서 중국의 모든 CCTV를 국가 차원의 중앙 데이터 공유 플랫폼으로 통합해 과거 감시가 어려웠던 중국의 지방 지역을 통합 관리하는 쉐량 공정 전국 확대 설치를 진행하고 있습니다.[각주:3]


l 중국의 AI 및 빅데이터 활용 공공장소 안면인식 시스템 (출처: Comet Labs Research Team(2017)[각주:4])


물론 위의 사례들은 개인정보 침해라는 중대한 문제점을 가지고 있지만 도시의 범죄를 사전에 예측하고 대응하는 것이 점차 중요해짐으로써, 시민의 행동을 실시간으로 저장하고 분석하는 기술은 계속 확대되는 추세입니다.


 범죄 및 사고 예방을 위한 스마트 장비의 발전


스마트시티의 큰 특징 중 하나는 일상적으로 반복되는 사람들의 기존 활동에 점차적으로 로봇이나 드론을 활용하고 있다는 점입니다. 예를 들어 순찰이나 점검 같은 행위로서 공항이나 석유 저장창고 같은 중요 시설에는 로봇을 활용한 일상적인 순찰활동을 진행하고 있으며 송전탑과 같이 높거나 장거리의 설비들은 드론을 활용해 상태를 점검하고 있습니다.


반대로 로봇이나 드론을 활용한 테러나 범죄의 방식도 다양해지면서 해당 범죄를 사전에 탐지하여 예방하는 시스템의 필요성이 커지고 있습니다. 2018년 베네수엘라에서 발생한 대통령을 겨냥한 드론 공격이 전 세계적으로 화제가 되었습니다. 다행히 해당 테러는 초기 형태의 드론 공격으로서 대통령이 화를 면할 수 있었지만 앞으로 드론을 활용한 테러는 증가하고 지능화 및 고도화될 것으로 예상됩니다.


l 드론의 베네수엘라 대통령 테러 (출처: Reuters(2018)[각주:5])


이러한 범죄를 예방하기 위한 기술로서 안티 드론 시스템을 들 수 있습니다. 안티 드론 시스템과 관련된 많은 기술이 개발되고 있지만 크게 기술 방향을 요약해보면 전파 등을 이용해 드론의 비행을 방해하여 추락하게 하는 방식과 드론을 직접 타격해서 드론의 비행체를 파괴하거나 포획하는 방식이 있습니다.


l 드론 방어 시스템 예시 (출처: 디지털타임스(2017)[각주:6])


앞서 살펴본 범죄 예방과는 성격은 다르지만 사고를 예방하기 위한 스마트한 인프라도 스마트시티에서는 중요한 요소입니다. 대표적인 사례가 IoT, 인공지능(AI) 등의 기술이 결합된 스마트 횡단보도입니다.


영국 스타트업 기업이 제안한 스마트 횡단보도(Starling Crossing)는 도로 주변에 설치된 CCTV를 통해 보행자, 자전거, 자동차를 자동으로 식별하며 도로에 침범한 물체를 추적하고 그 상황을 판단하여 도로 바닥에 심어진 LED를 통해 횡단보도에 그 내용을 표시해주는 대표적인 예입니다. 보행자가 도로를 횡단하면 흰색 줄무늬로 횡단보도를 표시하고 자동차 앞에는 정지선을 표시합니다. 또한 갑자기 도로에 보행자나 물건이 침범하는 긴급 상황이 발생하면 빨강색의 무늬가 표시되어 위험을 자동차 운전자에게 전달합니다.


l 영국 Umbrellium 사의 Starling Crossing (출처: BIZION(2018)[각주:7])


특히 스마트 횡단보도는 노약자 분들을 위해 반드시 필요합니다. 일반 횡단보도는 미리 사전에 정해진 시간만큼만 보행 시간을 보장합니다. 일반적으로 보행 시간은 보통의 성인이 1초당 1m를 걷는다는 전제하에 신호 시간을 결정한다고 합니다. 그러나 거동이 불편하신 분들이 건너기엔 시간이 부족할 수 밖에 없습니다.


실제 우리나라 2017년도 노인 교통사고 사망자의 74.5%가 보행 중 발생했습니다. 스마트 횡단보도는 철저히 보행자 중심의 시스템으로서 앞으로 실제 도로에 적용하게 된다면 횡단보도에서 발생하는 보행자 사고 예방에 큰 도움이 될 것으로 예상됩니다.


 위험 현장에 빠르고 신속하게 출동하여 대응하도록 도와주는 스마트시티 복구 기술


앞선 사례는 사고를 예방하기 위한 스마트시티의 사례였습니다. 그렇다면 사고가 발생했을 때 피해를 최소화하고 빠르게 대처하는 스마트시티의 복구 기술들은 무엇이 있을까요?


대표적인 사례로는 119와 같이 출동하는 소방차의 신속하고 안전한 출동을 위한 긴급차량 우선 신호체계가 있습니다. 차량에게 주변 교통상황과 급정거, 낙하물 등의 사고 위험 정보를 실시간으로 제공하는 시스템인 C-ITS(차세대 지능형 교통 체계, Cooperative-Intelligent Transportation Systems)를 활용해 긴급 차량의 통행이 최우선 되도록 신호등 등을 조정하는 것입니다.


l 차세대 지능형 교통 체계 개념도 (출처: 국토교통부(2017)[각주:8])


미래의 자율 주행 차량의 경우에는 유•무선망으로 다른 차량이나 도로 등의 정보를 교환하는 기술인 V2X(Vehicle to Everything)을 통해 차량을 직접 제어해 서행하거나 정지하도록 하여 사고를 예방하고 긴급차량의 통행을 우선화하는 방법도 개발하고 입니다.


l V2X 개념도 (출처: 정보통신산업진흥원(2017)[각주:9])


사고 현장에서 현장 복구를 위한 스마트시티 기술도 발전하고 있습니다. 디지털 트윈(Digital Twin) 기술과 가상현실(Virtual Reality; VR), 증강현실(Augmented Reality; AR) 기술은 위험한 현장 상황을 사전에 확인하고 효과적인 구출 방법을 제시할 수 있는 시스템입니다. 위험한 현장을 진입하고 인명을 구조하기 위한 소방 로봇, 고층 건물의 화재를 진압하기 위한 소방 드론 등의 기술 역시 빠르게 발전하고 있는 분야입니다.


일본 소방청의 사례를 보면 소방 로봇을 활용해 인명 구조 및 화재 진화를 시도하고 있습니다. 일본에서는 이미 소방 업무에 로봇을 활용하는 방안을 90년대부터 고민하기 시작했는데요. 최근에는 기존 로봇 장비들 외에 무인 드론 등을 활용하는 방안까지 고민하고 있습니다.


l 인명 구조 로봇 및 무인 주행 살수차 (출처: 일본 동경 소방청)


위와 같이 스마트시티의 기술은 도시의 안전을 위해 발생 가능한 문제를 사전에 예방하고 발생하는 문제는 신속하고 효과적으로 복구하기 위해 발전하고 있습니다. 향후 스마트시티의 기술이 도시 안전의 예방과 복구에 큰 효과가 있기를 기대합니다.


글 l LG CNS 엔트루컨설팅 스마트엔지니어링그룹

 

 

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  1. NATHAN CUSHING, 2014, " Richmond Police unveil crime mapping website" [본문으로]
  2. ROBERT DRAPER, 2018, " They Are Watching You—and Everything Else on the Planet" [본문으로]
  3. 중앙일보, 2018, “13억 얼굴 3초 내 인식… ‘빅 브라더’ 중국의 무서운 AI 기술” [본문으로]
  4. omet Labs Research Team, 2017, " Surveillance Redefined: Advances in Vision AI Drive China’s Leading Security Market" [본문으로]
  5. REUTERS world news, 2018, " Apparent attack in Venezuela highlights risk of drone strikes" [본문으로]
  6. 디지털타임스, 2017, "[알아봅시다] 안티 드론" [본문으로]
  7. BIZION, 2018" 횡단보도에 인공지능을 결합하다" [본문으로]
  8. 국토교통부, 2017, " 차세대ITS란?" [본문으로]
  9. 정보통신산업진흥원, 2017, " 자율주행을 위한 차량 통신 기술" [본문으로]
Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS
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