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[포커스] 재난 현장의 골든타임 확보하는 ICT
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[포커스] 재난 현장의 골든타임 확보하는 ICT
  • 전유진 기자
  • 승인 2021.07.19 09:16
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센서, 드론 등 ICT로 미래 예측한다

기후 변화와 도시화로 대규모 홍수와 가뭄, 폭염, 한파 등의 자연재해가 전 세계적으로 발생하고 있다. 또한, 화재, 붕괴, 폭발 및 환경 오염 사고 등 뜻하지 않은 재해는 사람의 목숨을 빼앗을 뿐만 아니라 에너지, 통신, 교통 등 국가 기반 체계 마비와 전염병 같은 사회적 재난으로까지 이어질 수 있다. 이처럼 재난이 복합·대형화됨에 따라 막대한 재산 및 인명 피해가 계속되는 가운데, 본 호에서는 재난 발생 요인을 사전에 제거하고 국민 안전을 도모하기 위해 재난·안전 분야에서 적극적으로 활용되고 있는 정보통신기술(ICT)을 알아보고자 한다.

 

건물 붕괴 감지하는 IoT 센서


최근 9명의 소중한 목숨을 앗아간 광주광역시 동구 재개발구역 내 철거 건물 붕괴 사고를 사전에 감지할 수도 있었다는 주장이 제기되고 있다.

지난 2019년 7월 서울 서초구 잠원동 붕괴 사고가 벌어졌을 당시, 경기도는 ‘잭서포트(철제 지지대·Jack Support)’ 모니터링 관련 기술 개발에 나섰다. 붕괴 사고의 주요 원인 중 하나가 건물의 하중을 지지하는 잭서포트가 충분히 설치되지 않았다고 밝혀졌기 때문이다.

이 기술은 현재 일부 현장에서 쓰이고 있지만, 전국적으로 보급되지는 않고 있다. 이 때문에 만약 이 기술이 광주지역에 도입됐더라면 이번 인명 피해를 예방할 수 있었을 것이라는 아쉬움의 목소리가 터져 나오고 있다.

잭서포트는 건물 상부의 하중을 분산시키기 위한 지지대로서 붕괴 위험이 있는 건축물 철거 현장의 안전을 확보하는 가설 구조물이다.

경기도와 차세대융합기술연구원은 잠원동 붕괴 사고와 같은 사고를 예방하고 피해를 최소화하고자 지난 2019년부터 건물 상부의 하중분산을 위해 건축물 철거 현장의 잭서포트 이상 여부를 실시간 모니터링 할 수 있는 시스템 개발에 나섰다.

이 시스템은 압력 센서가 내장된 방진고무 등을 통해 일정 수준 이상의 압력이 감지되면 블루투스 비콘이 작동해 휴대전화 앱으로 이상 여부를 알려주는 방식이다. 잭서포트의 위치와 개수는 물론 이상 하중 발생 여부까지 실시간으로 파악할 수 있다.

잭서포트 기술을 개발한 한 관계자는 "최근 잭서포트 시스템이 일부 공사 현장에 도입되는 추세다. 감독자가 미연의 사태를 인지할 수 있도록 신호를 주는 형식으로 이 시스템을 통해 조금 더 철거 현장이 안전해지고, 이상 감지 시 대응이 신속해질 수 있다”고 덧붙였다.

 

고양시, IoT 센서로 노후 건축물 관리


디지털 뉴딜 사업의 일환으로 행정안전부에서 추진하고 있는 ‘디지털 기반 노후·위험 시설 안전 관리 시스템 구축 사업’도 지역 내 노후 위험 시설의 사고 위험 정도를 사물인터넷(IoT) 센서 등 디지털 기술을 활용해 위험을 사전에 감지하고 예방하는 상시 안전 관리 체계 구축을 골자로 한다.

노후 시설물에 IoT 센서를 부착해 붕괴 위험성을 감지하는 기술은 3년 전 출시된 바 있다. 센서를 통해 건물의 진동, 기울기, 온도, 습도 등을 측정해 붕괴 위험성을 감지하고, 이상 징후 발생 시 구청에서 운영하는 관제시스템을 통해 건물주 및 지자체에 경보가 발령되는 방식이다.

고양시는 지난 3월 공모에 최종 선정돼 위험도가 높은 시설물 146개소를 중심으로 디지털 기반 노후·위험 시설 안전 관리 시스템을 올 연말까지 구축하게 된다고 밝혔는데, 고양시의 전체 건축물 수는 31만 4605호이고 이 중 30년 이상인 노후 건축물은 1만 8437호로 약 5.9%에 해당한다. 특히 1990~1999년까지 지어진 건축물이 15만 231호로 전체 건축물의 약 48%를 차지해, 앞으로 노후 건축물에 대한 관리 방안이 더욱 중요해질 전망이다.

이번 사업을 통해 고양시는 급경사지, 교량, 공공 시설물, 문화재 시설 등 146개소 후보지를 중심으로 안전 진단을 실시해 위험도가 높은 시설물부터 안전 관리 시스템을 적용해 나갈 계획이다. 시스템이 구축되면 노후 시설물에 대한 통합 안전 관리가 가능해져, 붕괴와 같은 비상 상황 발생·우려될 경우 고양시 시민안전센터의 스마트시티 통합 플랫폼, 조기 경보 시스템 등을 통해 신속한 상황 전파와 대응을 진행할 수 있다.

 

초동 대응에 효과적인 드론


4차 산업혁명 핵심 기술들은 자연적 재난에도 활발하게 활용되고 있다. 행정안전부는 올해 재난 및 안전사고 예방을 위한 사회간접자본(Social Overhead Capital, SOC) 사업에 디지털 기술을 접목, 재정을 확대한다고 밝혔다. 태풍·호우 등으로 재난이 발생 가능한 급경사지 붕괴 위험 지역, 풍수해 생활권을 정비하기 위해 예산을 5205억 원으로 증액 편성했다.

드론은 구조 작업에 활용도가 높은 ICT 중 하나다. 신속하고 효율적인 대응에 적합한 드론은 재난 안전 및 다양한 분야에서 활발한 도입이 이루어지고 있으며, 그 규모 역시 급성장 중이다. 한국항공우주산업진흥협회에 따르면, 세계 드론 시장 규모는 2016년 56억 달러(약 6조 1000억 원)에서 2025년 239억 달러(약 26조 400억 원)로 4배 이상 늘어날 전망이다.

우리나라 역시 정부 중심의 드론 육성 정책을 기반으로 고성장할 것으로 보인다. 정부는 오는 2026년까지 국내 드론 시장 규모가 4조 4000억 원, 사업용 드론은 5만 대 규모로 성장할 것으로 예측했다. 특히 소방, 해안 재난 분야의 드론 수요가 많을 것으로 예상된다. 입체적 실시간 정보 파악 및 초동 대응에 효과적이기 때문이다.

또 일반 카메라는 물론 적외선, 열화상 카메라도 장착하는 등 세분된 상황에 따른 맞춤 대응이 가능하므로 인명 수색, 구조, 감시 등의 재난 감시뿐 아니라 환경 감시에도 활약할 것으로 보인다. 실제로, 2018년 7월에는 미국 하와이 킬라우에아 화산 폭발 당시 드론을 활용해 용암이 흐르는 장면을 생중계해 많은 주민이 이를 확인하고 탈출할 수 있었다.

또한, 캐나다에서는 산림지역을 지나던 차량이 전복사고를 당한 이후 정확한 위치 파악에 어려움을 겪은 적이 있었다. 이때 캐나다 경찰의 적외선 카메라 순찰 드론이 운전자의 체온을 감지해 구조에 나서기도 했다.

 

잠수, 화재 등 구조 활동 돕는 로봇 구조 로봇


역시 재난 현장에서 구조 활동을 돕는 대표적인 ICT 사례 중 하나다. 이에 각국에서는 로봇 분야 기술 확보에 나서고 있다. 중국과학원 선양자동화연구소 잠수 로봇 연구실은 지난 2018년 10월, 원격 제어 잠수 로봇 ‘하이싱 6000’의 심해 테스트를 실시, 성공한 바 있다. 이 잠수 로봇은 최대 3시간 동안 해저 수압을 견디고 탐사했다.

또 이 재난 구조 로봇은 충칭에서 발생한 버스 추락 사건에서 인명 구조를 위해 사용되기도 했다. 고화질 촬영 장비를 장착한 수중 로봇은 관련 영상을 구조 담당 인력에 전송했고 구조 인력들은 현장의 화면으로 로봇이 보낸 영상을 전송하면서 관련 정보를 파악했다. 20여 대의 인명 구조선이 동시에 수면 수색 작업을 진행한 끝에 2구의 시신을 발견할 수 있었다.

충칭 당국은 “수색 작업에 로봇이 동원되면서 지속적인 수색이 가능해 재난 업무 효율이 높아진 것으로 보고 있다”고 전했다.

미국 스탠퍼드대학은 뱀처럼 생긴 특이한 모습의 로봇을 개발했다. 기다란 호스를 연상하는 이 로봇은 길이가 점점 길어지면서 상하, 좌우 어느 방향이든지 좁은 틈새만 있으면 뱀과 같이 계속 파고드는 방식이다. 마치 담쟁이덩굴과 같은 이 로봇은 최대 시속 35km 속도로 이동하고, 최대 72m 길이까지 길어질 수 있다. 상황에 따라 물을 집어넣을 수도 있고 물을 뿜어 화재 진압도 가능하다. 또 좁은 공간을 통과하고 장애물을 제거하거나 잔해에 갇힌 사람에게 물, 산소 등을 공급하기도 한다.

우리나라는 카이스트에서 창업한 레인보우로보틱스가 2011년 휴머노이드 로봇 연구센터에서 휴보를 개발한 바 있다. 휴보는 2015년 미국 국방부가 주최한 재난 로봇대회(DARPA Robotics Challenge)에서 우승을 차지하기도 했다.

 

재난 대응 훈련에 사용되는 AR, VR


2018년 국토교통부는 건설 분야 경쟁력 향상과 안정성 제고를 위해 4차 산업혁명에서 취급하고 있는 최신 ICT를 건설 분야에 접목·생산성을 높일 수 있는 ‘스마트 건설 기술 로드맵’을 발표했다. 이는 최근 건설 현장의 고령화, 근로 시간 단축, 숙련 인력의 급격한 감소 등에 따른 대응 전략 마련이 절실함에 따라 첨단 ICT를 건설 분야에 접목해 건설 혁신 성장에 투자하면서 미래 시장을 선점하고자 하는 정부의 의지가 포함돼 있다.

건설 분야의 경우 3차원 정보 모델인 BIM(Building Information Modeling) 활용이 의무화되는 추세이며, 이를 기반으로 가상현실(Virtual Reality, VR)·증강현실(Augmented Reality, AR)·혼합현실(Mixed Reality, MR) 기술 및 첨단 센싱 장비 등이 결합한 새로운 시장의 요구가 증가하고 있다.

실제로 VR 기술은 설계 단계, AR과 MR 기술은 시공 및 유지 관리 단계에서 활용 가능성이 크다. 미국 AECOM, Marquette 대학 등에서는 건축물·도시·도로 설계 등에서 VR 기술을 활용한 의사 결정에 이용하고 있으며, 핀란드 VTT, 미국 Bently 등에서는 시공·유지 관리 분야에서 AR 기술을 주로 활용하고 있다.

그 외에도 일본을 중심으로 VR은 기반 재난·재해 시뮬레이션 민간기업에서 주로 사용하고 AR, MR은 교육 및 협업 분야 등에 쓰이고 있는 것으로 조사됐다. 특히, VR 기술은 3D 모델을 기반으로 한 사전 검토를 할 수 있다는 강점이 있다. 화재 시뮬레이션의 경우 화재 발화 위치, 화재 크기 등을 임의로 조정할 수 있으며, 3D 모델 속성 정보가 연동돼 불길이 번져나가는 속도를 시뮬레이션할 수 있다.

AR 및 MR 기술은 현장에서 시설물 유지 관리 및 성능 평가 등에 이용할 수 있다. 우리나라에서도 지난 2019년 8월, VR과 AR을 기반으로 한 새로운 재난 대응 통합 훈련을 실시한 바 있다. 화재, 지진 등에 대비할 수 있는 참여 프로그램과 대피 훈련 등의 프로그램이 진행됐다.

VR 훈련을 진행하면 기존 훈련보다 비용이 줄어 훈련 횟수 자체를 늘릴 수 있고 더 광범위한 응급 상황을 가정할 수 있다는 장점이 있다. 또 실제로 VR을 이용한 훈련을 받은 사람들이 강의실에서 교육받은 사람들보다 실제 상황에서의 작업 수행 속도가 45% 더 정확하고 30% 더 빠른 것으로 나타났다.

 

선택 아닌 필수로 자리 잡은 ‘ICT 재난 관리’


ICT는 다양한 형태의 재난 예방과 구조 서비스로 탄생하고 있으며, 이를 활용한 재난 관리는 이제 선택이 아닌 필수로 자리 잡았다. 이에 행정안전부는 ‘한국판 디지털 뉴딜 사업’의 일환으로 ‘재해 위험 지역 조기 경보 체계(시스템) 구축 사업’을 추진한다고 밝혔다.

먼저 인명 피해 우려가 큰 지역을 ▲침수 예상 지역 ▲급경사지 붕괴 위험 지역 ▲위험 저수지 등으로 분하고 지역의 특류성에 맞춘 디지털 관측기와 계측기를 설치해 맞춤형 관찰 체계를 구축하겠다는 것이다. 이처럼 화재, 붕괴, 폭발 등의 사회 재난과 홍수, 지진, 태풍 등의 자연 재난을 예방하기 위해 IoT를 기반으로 한 초연결 지능 인프라가 다방면에 적용돼 이제 재난의 징후를 조기에 감지할 수 있게 됐다.

그러나 현재 제공되는 기술 대부분이 재난을 조기 감지해 알림을 주는 데 그친다는 한계점도 존재한다. 또, 무작정 AI 센서 등을 도입하기보다는 도시 계획 단계부터 IoT 기능과 지능형 센서를 활용한 데이터 수집 계획을 마련하는 등 체계적인 계획이 필요하다는 것이 전문가들의 지적이다.

이에 한 전문가는 “ICT가 재난 관리 현장에 활용될 수 있도록 제도적·환경적 기반을 갖추는 것이 무엇보다 시급하다. 재난 안전 산업 육성을 위한 제도적 기반과 재난 안전 분야에 대한 R&D 투자 확대가 중요한 과제다”라고 조언했다. 앞으로 예방 및 모니터링 기술이 재난 관리 활동의 다른 영역, 즉 대비, 대응, 복구 기술과 연계돼 재난 피해 및 확산을 막는 데 활용될 것으로 기대되는 만큼 관련 체계의 구축 필요성이 강조된다.



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