사람과 공간, 시간이 데이터의 축이다

데이터는 세 가지 중심 축이 있다. 이는 사람(또는 사물), 공간, 시간 등이다. 데이터가 생성, 축적, 관리, 활용되는 것은 이들 축을 중심으로 한다. 사람이 주체가 되는 데이터가 마이데이터이다. 스마트시티는 공간을 축으로 데이터를 수집하고 활용한다. 마이데이터와 스마트시티 데이터가 융합되면 디지털트윈이 가능하게 된다. 디지털트윈은 마이데이터의 가치를 증폭시킨다. 디지털트윈이 구현되면 어떤 일이 가능할 것인가 그리고 어떻게 접근할 것인가에 대해서 정리해본다.

디지털트윈으로 가능하게 되는 일들

보행자 A씨는 인도를 걸으면서 행복을 느낀다. 적응형 교통 신호(Adaptive traffic signals) 서비스가 걸음 속도에 맞춰서 교통 신호를 바꿔주고, 모듈형 도로(Modular Pavement)의 히팅 및 배수시스템이 얼음을 녹여 길이 미끄럽지 않다. 

운전자 B씨는 길가에 차를 세워둘 공간을 찾지 않는다. 다이내믹 커브(Dynamic Curb) 서비스는 모듈형 도로의 LED 또는 비콘 등과 연계하여 승객 픽업 및 하차를 위한 공간을 만들어준다. 이 공간은 단단한 블록 형태로 도로와 인도가 나눠진 형태가 아니고 자유롭게 확장 및 축소가 가능한 경계없는(Curbless) 공간이다. 

아파트 거주자 C씨는 스마트폰을 통해 택배를 실시간으로 트래킹 하고있다. 택배는 스마트 컨테이너를 통해 물류 허브 Zone에서 지역별, 거리별로 자동 분류되고, 지하통로에서 24시간 운용 가능한 자율주행 드론 및 로봇이 직접 전달한다. 

위와 같은 일들은 먼 미래의 일들이 아니다. 캐나다는 구글(Google)의 지주회사 알파벳(Alphabet)과 함께 지금까지 없던 디지털트윈을 포함한 정보통신 기반의 스마트시티(MIDP)를 조성하고 있다(현재는 코로나로 인한 중단). 뿐만 아니라 싱가포르의 Virtual Singapore, 핀란드의 Virtual Helsinki, 중국의 ET City Brain 등 다양한 나라에서 디지털트윈과 접목시켜 4차 산업혁명을 실제 체감할 수 있는 도시를 조성하고 있다. 

우리나라도 세종시를 시범도시로 내세워 단순 ICT 기반 시설을 제공하는 것이 아닌 데이터를 연계시켜 실질적으로 도시 문제를 해결하고, 민간중심의 서비스를 주도하는 스마트시티를 추진하고자 한다.

 

디지털트윈에 필요한 요소

디지털트윈이라는 기술은 현실 세계의 존재하는 환경, 사물, 건물, 시스템 등을 가상 공간에 동일하게 구현하고 분석 및 시뮬레이션을 통해 결과를 피드백하고 예측하는 기술을 뜻한다. 디지털트윈을 활용하기 위해서는 아래와 같은 요소들이 필요하다.

● 3D 모델링 기법을 이용하여 구현 대상 모델링 가능
● IoT와 엣지 클라우딩을 활용한 현실 데이터의 실시간 수집/제공 가능
● 빅데이터/인공지능 등을 활용하여 수집된 데이터를 고도화 및 분석할 수 있는 환경 제공
● 분석된 결과에 기반한 현실 제어 및 예측/최적화 모델 도출

하지만, 현재 AI 등을 적용해 고급 분석과 시뮬레이션을 하는 디지털트윈의 최종 단계가 적용된 스마트시티는 없다. 따라서 우리나라를 포함한 각 국의 나라들이 선점하고자 경쟁하고 있다. 

스마트시티의 디지털트윈의 구현 대상은 도시의 환경, 인프라, 제품, 장비, 사용자, 데이터 등 물리적인 요소와 정보를 포함한다. 그러면 디지털트윈이 적용되어 구현될 시 도시에서 어떤 역할을 할 수 있고 시민들에게는 어떤 가치를 제공해줄 수 있는가?

 

스마트시티의 네 가지 역할

기존에 정부에서 주도하는 도시계획은 유비쿼터스부터 시작하였다. 도시 인프라, ICT, 공간정보를 활용하여 시민들의 삶의 질 향상을 위한 계획을 추진하였다. 현재의 스마트시티는 도시 플랫폼으로서 시민들이 체감할 수 있는 도시서비스를 구현하고, 신기술들을 융·복합 하여 지속가능한 도시로 추진되고 있다. IoT, 3차원 모듈화, 빅데이터, AI, 공간정보, 시뮬레이션 등을 접목한 디지털트윈은 실내‧실외, 지하‧지상, 정적 객체 및 동적 현상을 하나로 아울러 도시를 관리할 수 있게 한다. 

디지털트윈이 결합한 스마트시티의 역할은 세부적으로는 4가지로 나눌 수 있다.

● 도시계획 및 구축 시 다양한 이해관계자가 참여하고, 의견 공유 및 반영이 가능한 협업 플랫폼 제공
● IoT 기술을 기반으로 각종 도시 구성요소에 대해 정보를 통합하여 생산/연계/유통을 통해 관리 및 제어가 가능해 통합적으로 운영 
● 도시에서 나오는 정보를 AI, 시뮬레이션, 빅데이터 등의 기술과 접목된 디지털트윈으로 새로운 가치를 창출 할 수 있도록 분석/시뮬레이션 기능을 하는 예측 플랫폼
● 디지털트윈 기술을 넓게 적용함으로써 방대하고 다양한 도시문제(환경, 교통, 교육, 에너지, 자연 생태계, 문화, 거버넌스 등)를 시각화하여 테스트베드로 역할을 하거나 이해관계자들이 정보에 입각한 결정을 내릴 수 있도록 지원

 

세종시의 디지털트윈 추진 현황 및 전망

디지털트윈 시범도시로 선정된 세종시는 현재 5-1생활권 지역에 플랫폼 설계 및 파일럿 서비스 개발을 완료하였다. 기존의 세종시의 문제들(편향된 인구비율, 시민 만족도, 주거 형태, 부족한 공공시설, 교통/의료/교육 불만족 등)은 해결이 필요했고, 세종시는 디지털트윈을 기반한 혁신 요소들을 지정하였다. 

모빌리티, 헬스케어, 교육, 에너지와 환경, 거버넌스, 문화와 쇼핑, 일자리 7대 혁신 요소에 서비스 대상, 디지털트윈 요소를 식별하여 중장기 로드맵을 수립하였고, 현재 구축 및 운영을 위해 준비 중에 있다. 세종시가 꿈꾸는 미래 도시상을 위해 아래와 같은 전략을 추진 중에 있다.

● 지역공동체가 도시 운영에 적극 참여, 리빙랩을 활용한 시민주도형 문제 해결
● 사회적 혁신(social innovation)을 위해 도시 전체가 리빙랩으로, 특정 지역을 테스트베드로 지정해서 운영
● 퍼블릭-프라이빗 파트너십, 스타트업과 대기업 공생, 민간투자 및 수익 배분을 포괄하는 혁신 경제 생테계
● 대상지 주변으로 퍼져 있는 충청권역의 산업단지별 특화산업과 연계
● 오픈(개방형) 데이터 허브 및 도시데이터 분석센터 구축
● 세계 스마트시티 중 북유럽 국가의 행정수도 대상으로 하는 교차실증도시

세종 스마트시티 디지털트윈 모델을 플랫폼화하여 국내 또는 해외 도시들에게 적용 및 수출하는 것이 최종 목표이다.

그러나 아직까지도 해결해야 될 사항들이 많다. 디지털트윈 기술 기반 법/제도, 데이터, 아키텍처, 인프라를 고려해야 되고 최종적으로 거버넌스 체계가 구축되어야 한다. 하지만 도시는 각 분야의 상호 관계 속에서 문제가 많이 발생하기 때문에 검토해야 할 사항들이 많다. 

또한 이해관계자들의 의견도 상충되기 때문에 전략적인 접근도 필요하다. 정부의 주도하에 관련 문제들을 해결할 수 있는 정책 방안이나 제도적 개선이 된다면 스마트시티 중장기 계획에서 단계별로 구현될 수 있다고 생각한다. 

완성된 디지털트윈 도시플랫폼은 타 도시에도 적용되어 우리나라 시민들이 시민 중심 서비스를 누리고, 4차 산업혁명을 체감할 수 있게 만들 것이다. 또한 그러한 과정에서 세계시장 진출에 필요한 기술적 역량을 확보하면, 한국은 스마트시티 글로벌 선두주자가 될 것이다.