최첨단 기술과 결합한 CCTV의 진화

[CCTV뉴스=석주원 기자] CCTV가 공공안전을 위해 도입된 지 약 반세기가 지났다. 그동안 우리의 과학기술력은 많은 진보를 이루었고, 사회적으로 도 많은 변화가 있었다. 그리고 이러한 기술의 발전과 시대의 변화는 CCTV의 진화에도 영향을 끼쳤다. 카메라 기술의 발전은 CCTV의 화질과 기능 향상에 기여를 했고, 저장장치의 발전은 고화질 영상의 장기간 보관과 분석 시스템의 발전에 도 움을 줘 범죄 해결 등에서 큰 활약을 하고 있다. 그리고 최근에는 여기에 멈추지 않고 ICT와 인공지능 기술이 접목된 지능 형 CCTV까지 등장했다. 영상보안 시스템의 새로운 방향성을 제시한 지능형 CCTV란 과연 무엇이며, 어떠한 기능들을 담 고 있을까?

■ 저장은 No, 실시간 감시만 가능했던 초창기 CCTV

CCTV는 크게 카메라와 저장장치로 구성된다. 최근에는 여기에 네트워크 연결 장치와 다양한 분석 장치들이 따라붙는 경우도 많지 만, 기본적으로는 카메라와 저장장치만 있으면 CCTV 본래의 기능 을 수행하는 데 지장은 없다. 그런데 1960년대 후반 처음 등장한 CCTV에는 이러한 저장장치가 없었다. 당시 기술로는 CCTV로 촬영한 영상을 저장할 만한 저장장치를 구현할 수 없었던 것이다. 그래서 당시의 CCTV는 실시간 감시 기능만을 제공했다.
그러다 방송 등에서 사용되는 오픈 릴 방식의 자기테이프를 저장 매체로 도입했지만, 녹화 시간도 짧은데다 사람이 일일이 테이프를 교체하는 과정이 번거로워 불편함이 많았다. CCTV 영상 저장이 본격적으로 활성화된 것은 1970년대에 들어 VCR이 개발되면서부터다. 우리가 흔히 비디오테이프라고 부르던 저장매체로, 저장 방 식 자체는 오픈 릴 방식과 마찬가지로 자기테이프를 사용했지만, 편의성면에서 크게 개선됐다. 하지만 비디오테이프 역시 한계가 있었는데, 하나의 비디오테이프가 기록할 수 있는 최대 시간은 6시간 정도밖에 되지 않았던 것이다. 게다가 자기테이프의 특성상 재사용을 반복하다보면 수명이 다 되어서 화질이 크게 저하되고, 나중에는 아예 저장이 잘 되지 않는 문제도 발생하면서 CCTV 운영비용의 상승을 가져왔다.
CCTV가 제대로 된 영상물을 저장하고 보관할 수 있게 된 것은 디지털 저장장치, 즉 하드디스크가 등장하면서부터라고 할 수 있다. CCTV의 저장장치를 흔히 DVR이라고 부르는데, 이 DVR이 바로 Digital Video Recorder의 약자다. 아날로그 방식의 자기테이프가 디지털 방식의 하드디스크로 교체되면서 DVR이라는 이름으로 불리게 되었다. 다만, CCTV용 하드디스크는 우리가 PC에 사용하는 일반 하드디스크보다 더 튼튼하고 안정적인 제품을 사용해야 하며, 저장장치 제조사들에서도 CCTV용 하드디스크를 별도로 출시하고 있다.

■ 식별 불가 저해상도에서 4K 고해상도까지

CCTV를 설치하고 운영하는 주목적은 감시와 이를 통한 사건ㆍ사고의 예방이다. 다만 미처 예방을 하지 못할 경우에는 CCTV가 저장한 영상이 통해 사건 해결이나 사고의 원인 분석을 위한 증거 자료로 활용된다. 그런데 만약 CCTV 촬영 영상의 해상도가 너무 낮아서 화면을 제대로 식별할 수 없다면 곤란한 상황에 맞닥뜨리게 된다. 실제로 2014년에 이런 문제가 발생했었다. 경찰에서 살인 사건의 용의자를 특정하고 사건 현장 일대의 CCTV 120여 대를 샅샅이 조사했지만, 용의자의 인상착의를 확인하는 데 어려움을 겪었다. 대부분의 CCTV가 41만 화소 이하의 저해상도였기 때문이었다. 결국 7개월 만에 범인을 잡긴 했지만, CCTV의 화질이 좋았다면 더 빨리 잡았을 가능성이 높은 사건이었다.
이처럼 CCTV 카메라의 해상도는 물체나 사람의 식별에 큰 영향을 끼친다. 하지만 CCTV의 해상도가 높아지면 카메라의 가격도 올라가고, 더 큰 용량의 저장장치를 필요로 한다. 그래서 많은 사람들이 저해상도의 저렴한 CCTV를 설치하고 장비 업그레이드도 소홀히 여기고 있다. 사실 CCTV의 용도가 단순한 실시간 감시용, 예방용 이라고 한다면 사람의 이동 경로만 파악할 수 있으면 큰 지장은 없다. 하지만 분석, 혹은 증거 자료로서의 효력을 발휘하려면 적어도 얼굴 같은 인상착의 식별이 가능할 정도의 해상도를 필요로 한다. 하지만 2014년 당시 서울에 설치된 2만 4천여 대의 CCTV 중 60% 이상이 얼굴이나 차량 번호판 식별이 불가능한 100만 화소 이하의 저화질 카메라였다고 한다.
서울 지하철도 사정이 나쁘기는 마찬가지다. 지난해 더불어민주당 소속 박재호 의원이 공개한 자료에 따르면 서울 지하철 1~8호선의 역사와 전동차에 설치된 CCTV 가운데 95%가 50만 화소 미만의 저해상도 카메라를 사용하는 것으로 나타났다. 전문가들은 50만 화소 미만의 CCTV는 근거리에 있는 사물의 식별도 어렵다고 말한다. 국회의원까지 나서 이러한 실태를 지적하고 나서야 서울시를 비롯한 공공기관들은 현재 운영 중인 저화질 CCTV를 고해상도 CCTV로 교체하는 한편, 추가 고해상도 CCTV의 설치 계획을 내놓고 있다.
CCTV의 해상도를 이야기할 때 화소의 개수를 기준으로 삼는데, SD(640x480)급 해상도가 52만 화소이니, 그 이하 CCTV의 해상력은 그야말로 처참할 수밖에 없다. 210만 화소는 되어야 Full HD(1920x1080) 해상도를 구현할 수 있고, 현재 신형 CCTV를 설치한 곳이라면 대부분 210만 해상도의 제품을 채용하고 있다. 그 이상으로는 400만 화소(QHD급) 카메라와 800만 화소(UHD급) 카메 라도 판매하고 있으며, 가격적인 측면에서 800만 화소보다 400만 화소 제품이 더 선호되고 있다. 카메라의 해상도가 커진다는 것은 저장되는 영상의 용량도 비례해서 많아진다는 의미이므로, 고해상도 카메라를 선택할 때는 대용량 저장장치도 함께 구매해야 한다. 그러므로 예산을 편성할 때 단순히 CCTV 카메라의 가격만 고려해 서는 안 된다.

■ CCTV에 적용된 주요 기술들

CCTV는 기본적으로 동영상을 촬영하는 영상장비이므로, 더 뛰어난 화질의 결과물을 얻기 위한 영상장비로서의 기능들을 다수 포함하고 있다. 영상감시 시스템을 구축할 때 가장 중요한 것 중 하나는 사각을 없애는 것이다. 과거에는 제한적으로 움직이는 카메라를 여러 대 설치해야 했지만, 요즘은 PTZ 카메라 한 대가 넓은 범위를 사각 없이 감시할 수 있다. PTZ는 팬-틸트-줌(Pan-Tilt-Zoom)의 약자로, 좌우 회전과 상하 각도 조절, 그리고 줌 기능까지 모두 탑재된 고급형 카메라를 지칭한다. PTZ 카메라는 원격으로 원하는 각도를 선택적으로 감시할 수 있고, 줌 기능으로 멀리 있는 피사체를 확인할 수 있으며, 의심되는 피사체의 추적도 가능하다. 대신 가격대가 높은 편이지만, 견고한 영상보안 시스템을 구축할 때는 필수 장비로 꼽힌다.
CCTV를 선택할 때 또 하나 고려해야 할 것은 야간-저조도에서의 성능이다. CCTV의 활용도가 높아지는 것은 밝은 대낮보다도 어두운 밤일 경우가 대부분인데, 정작 카메라의 야간 촬영 성능이 떨어진다면 제 역할을 다하기 힘들다. CCTV의 최저 조도는 숫자가 낮을수록 적은 빛으로 촬영이 가능하다는 걸 나타내며, 보통 고급형 제품들은 0.1lux 이하의 최저조도를 가진다. 보급형 CCTV를 구매 할 때도 최소 0.5~1lux 이하의 제품을 선택하는 것이 권장된다. 또, 야간 촬영을 위해 적외선 촬영이 강화된 카메라와 야간에 최적화된 모드를 제공하는 카메라도 있으니, 어두운 실내나 야간 촬영 에 주로 사용될 CCTV는 이러한 부가 기능을 잘 따져보고 선택해야 한다.
만약 달리는 자동차처럼 빠르게 이동하는 물체를 포착하기 위한 CCTV라면 지원속도도 살펴봐야 한다. 지원속도는 동영상에서 흔히 말하는 프레임 레이트를 의미한다. 즉, 초당 몇 장의 사진을 찍어낼 수 있는지를 나타낸다. 우리가 사용하는 최신 스마트폰 카메라는 요즘 초당 60프레임의 영상을 촬영할 수 있지만, 감시가 주목적인 CCTV에는 그렇게 높은 프레임 레이트가 필요하지 않다. 그래서 일반적으로 초당 20~25프레임의 카메라가 많으며, 고급형도 30프레임 정도의 제품이 많다. 하지만 CCTV 설치 목적이 빠른 움직임, 가령 도로에서 과속하는 차량의 번호판을 찍는 용도라고 한다면 더 높은 프레임 레이트를 지원하는 카메라를 선택해야 한다. 이 외에도 야외에 설치하는 CCTV는 방수와 방진에도 신경을 써야 하고, 충격에 대한 대비, 화재에 대한 대비, 역으로 CCTV에 문제가 발생할 때 외부에 영향을 미치지 않는지 등을 고려한 다양한 안전 기능 등의 내구성도 눈여겨봐야 한다.

■ 진화의 정점, 똑똑한 CCTV

최근 CCTV 시장의 화두는 지능형 CCTV다. CCTV 분석에 인공지능 기술을 도입해 감시의 효율성과 정확도를 끌어올리는데 그 목적을 두고 있다. 기존의 CCTV는 관리자가 별도의 조작을 하지 않는 이상 24시간 같은 화면만을 계속 찍게 된다. 24시간 동안 아무런 사건ㆍ사고가 발생하지 않더라도 카메라는 계속 돌아가고, 저장장치에는 의미 없는 영상 데이터가 용량을 차지하게 된다. 그러나 지능형 CCTV는 카메라에 장착된 센서에 특정한 움직임이 발생하지 않으면 카메라를 가동하지 않음으로써 쓸데없이 낭비되는 자원의 소모를 막을 수 있다.
또한, 같은 복장을 한 사람이 지속적을 포착이 되거나, 위험 물질로 의심되는 물건을 들고 다니는 사람을 포착하게 되면 관리자에게 경고를 보냄으로써 관리자가 사전에 의심자를 직접 확인할 수 있도록 도와준다. 가끔 미세한 움직임에도 반응하게 설계된 센서가 비나 눈, 바람에 흔들리는 나무 등을 인식해 오작동을 일으키는 경우도 발생하지만, 최신 지능형 CCTV는 자연에 의한 움직임까지 판별할 수 있는 수준으로 발전해 나가고 있다. 지난해 10월 180만 리터라는 엄청난 양의 휘발유를 태우며 약 43억 원의 재산피해를 발생시켰던 고양 저유소 폭발 사고에서도 만약 지능형 CCTV가 설치되어 있었다면 사전에 위험을 감지할 수 있었을 것이다. 해당 사건의 조사 과정에서 저유소가 폭발하기 전 CCTV에 연기가 포착되었지만, 관리 인력들이 모두 다른 일을 하느라 CCTV를 제대로 확인하지 못한 사실이 밝혀졌었다. 지능형 CCTV가 도입되었더라면 화재의 원인이 된 풍등이 화면에 잡히거나, 연기가 발생했을 때 미리 경고음 등으로 관리자들에게 통보해 줄 수 있고, 이를 통해 폭발을 사전에 막거나 최소한 피해를 줄이는 대처를 할 수 있었을 지도 모른다.

한편, 최근에 지능형 CCTV 분야에서 활발하게 연구되고 있는 기술은 인공지능의 이미지 식별 능력이다. 인공지능이 그림을 그린다거나 여러 그림 중에서 다른 유형의 그림을 찾아낸다거나 하는 기사를 접한 적이 있을 것이다. 인공지능에 의한 이미지 판별 및 보완 기술은 이미 상당한 수준까지 구현할 수 있게 됐으며, 이를 이용해 이미지의 해상도를 향상시키는 기술도 실용화 단계에 있다. 만약 이 기술이 도입된다면 해상도가 낮은 CCTV 영상에서도 해상도 향상과 오차 범위 내에서 비슷한 이미지를 찾아내는 등, 더욱 효과적인 분석 작업을 기대할 수 있다. CCTV가 발전할수록 위험도가 커지는 사생활 침해 문제도 인공지능 기술로 해결할 수 있다. 공공 목적으로 공개되는 CCTV에서 일 반 사람들의 얼굴 정보를 자동으로 가리거나, 화면의 송출을 중단 하는 등의 자동 처리가 가능해진다. 물론, 내부적으로는 영상을 지속적으로 저장하므로 필요한 경우 해당 영상을 활용할 수 있다. 이처럼 인공지능 기술이 도입된 지능형 CCTV는 향후 우리의 공공안전에 큰 영향을 끼칠 것으로 전망된다.