GIS 기술동향 및 시장성 분석

키워드 : GIS기술, 온라인 지도서비스, 컴퓨터그래픽, 증강현실, 위상기하학, U-시티, 텔레매틱스, LBS, 도시계획/개발, 재난방재, 교통제어, 센서 데이터처리, 3D 지도데이터 시각화

* 이 논문은 미래창조과학부의 과학기술진흥기금과 복권기금 출연사업인 한국과학기술정보연구원이 수행하는 ReSEAT프로그램의 지원으로 수행됐다.

서언

다양한 스마트기기를 이용한 정보처리 기술과 GIS(Geographic Information System) 기술이 접목돼 스마트폰을 통한 온라인 지도서비스 기술이 확산되고 있다. GIS 기술은 컴퓨터그래픽, 증강현실 및 위상기하학 등 다양한 기술과 융합되면서 U-시티, 텔레매틱스, LBS, 도시계획/개발, 재난방재, 교통제어 및 환경 등 공공산업의 기반기술로 자리잡아가고 있다.

GIS 구축과정은 입력과정(Input), 조작과정(Manipulation), 질의 및 분석과정(Query and Analysis), 시각화과정(Visualization)을 거쳐 완성된다. 근래에는 최첨단 측량장비인 LiDAR(Light Detection And Ranging : LADAR(Laser Detection And Ranging)라는 용어와 유사한 의미로 통용되고 있다.

라이다 센서는 레이저를 목표물에 비춤으로써 사물까지의 거리, 방향, 속도, 온도, 물질 분포 및 농도특성 등을 감지할 수 있는 기술을 의미한다) 센서를 이용해 높은 에너지 밀도와 짧은 주기를 가지는 펄스 신호를 생성할 수 있는 레이저의 장점을 활용해 보다 정밀한 대기 중의 물성관측 및 거리측정 등에 활용되고 있다.

이를 통해 영상자료를 획득해 3D 지도데이터를 구축하고 이를 효과적으로 시각화(visualization)할 수 있는 기술이 모바일-GIS 기술을 견인하고 있다. 특히 3차원 GIS 기술은 3차원 시설물 및 지형에 대한 실감 모델링 및 시각화를 제공하는 단계에 이르렀다.

최근 들어서는 가상현실 및 증강현실 기능을 갖춘 3D 입체영상 기술과 접목되면서 더욱 현장감 있는 몰입형 3차원 GIS 기술로 발전하고 있다. 아울러 스마트폰을 통해 LBS 기반의 GIS 기술이 제공되면서 사용자 위치 중심의 공간정보에 대한 수요니즈가 증가함에 따라 센서 융합 및 데이터처리 기술 개발이 본격화되고 있다.

광학카메라나 레이저 스캐너와 같은 다양한 센서들을 차량이나 유·무인 항공기에 탑재한 센서 융합 시스템이 개발되고 있다. 이에 이러한 센서 데이터를 처리해 실세계의 3차원 공간모델을 자동으로 생성할 수 있는 기술개발이 필요하다.

나아가 첨단 멀티센서를 탑재한 무인항공기(UAV) 시스템과 센서 데이터의 실시간 수신 및 처리가 가능한 지상시스템 구축을 통해 실시간 공중 모니터링 시스템이 개발되고 있다. 특히 버추얼 마이티(Virtual mighty) 3D 모델과 GIS 기술을 연동해 지형정보 시스템 개발을 통해 지형정보 메타데이터를 생성·공유·관리하는 체계가 구축되고 있다.

이 연구에서는 3D-GIS 기술로 발전하면서 인터넷 기반의 핵심 데이터 서비스로 자리잡아가고 있는 GIS 기술의 포지셔닝, GIS 기술을 구현하는 데 핵심장비인 LiDAR 시스템의 특성과 장단점, 미국·일본·한국의 GIS 산업현황, 위치추적 서비스에서부터 사람 찾기, LBS 모바일게임 등으로 확대되고 있는 GIS 산업의 시장성 분석에 대해 설명한다.

GIS 기술의 포지셔닝

GIS 기술이 3D-GIS(3차원 GIS : 기술로 빠르게 발전하면서 인터넷 기반의 핵심 데이터 서비스로 자리잡아가고 있다. 국토공간상의 자연물과 인공물의 속성정보와 위치정보를 컴퓨터에 입력하고 이를 3차원으로 지도화하는 정보시스템을 의미한다. 3D-GIS 기술은 클라이언트·서버 방식에서 웹(Web) 3D-GIS로 2차원에서 3차원 방식으로 변화해 가고 있으며 공간정보 획득 및 분석방법도 보다 다양화돼 가고 있다.

이에 따라 GIS 데이터 사용자의 수요니즈가 다양해지면서 위치 데이터에 GIS 데이터를 연계해 복합적인 형태의 서비스도 확대되고 있는 추세다. 아울러 모바일 GIS 및 GPS(Global Positioning System: GPS는 기후조건에 관계없이 이용자가 지구상 어디에 있더라도 시간·위치·이동속도 등의 데이터를 실시간으로 제공한다. 측량·지도 작성·선박이나 항공기의 항법 및 측량·차량용 내비게이션 등에 응용되고 있다. 단말기를 이용한 위치추적 기술의 발달로 위치정보를 이용한 다양한 콘텐츠 및 응용서비스로 발전하고 있다.

LBS 기반 서비스 기술의 핵심은 ▲위치탐색 기술 ▲위치기반정보 생성기술 ▲위치기반정보 제공기술로 요약할 수 있으며 관련 세부기술은 <표1>과 같이 소프트웨어 융합기술이 주를 이루고 있다.

위치정보 기반의 GIS 기술은 전자지도의 기초가 되는 LAP(Location Allocation Platform)를 제공하는 필수적인 구성요소로 위치기반 서비스의 핵심 기술이다. GIS 서비스 산업을 활성화시키기 위해서는 기존의 LAP용 GIS 데이터를 기반으로 서비스 구성요소간 표준화된 기능과 공간 데이터 처리를 위한 인터페이스 방식의 통합이 중요한 요인이다.

LiDAR 시스템의 특성

개요 = 레이저의 강력한 펄스(pulse) 에너지와 지향성을 이용해 대기 중에 부유하는 분자 및 입자의 상태를 원격 계측하는 LiDAR 시스템은 측정대상에 레이저를 조사한 후 물질과 빛의 상호작용에 따라 후 방향으로 산란되는 빛을 수집해 물질의 특성 및 운동 상태를 측정한다(레이저를 이용해 특정 지점의 공간좌표를 측정하는 시스템이다. 항공레이저측량을 통해 취득된 정밀한 3차원 공간정보는 지형분석을 이용하는 재난관리, 도시계획, 건설, 해양 분야 등 다양하게 응용되고 있다.

능동센서로 항공사진 촬영과 달리 빛, 대기상태, 온도 등의 기상조건에 제약을 받지 않기 때문에 산림이나 수목지대에서도 투과율이 매우 높은 편이다. 또 측정에서부터 자료처리까지 디지털 방식으로 이뤄지므로 기존 아날로그 방법보다 시간적, 경제적 효율성이 매우 높은 특징이 있다.

LiDAR의 특성 = LiDAR의 측정원리는 항공기로부터 발사된 레이저 펄스가 대상물에 부딪친 후 되돌아오는 시간을 측정해 대상물과의 거리를 계산한다. 즉 ▲레이저파 발사 ▲레이저파가 대상물에 부딪친 후 되돌아옴 ▲고성능의 측정 장비를 이용해 되돌아온 시간 측정 ▲변환식을 이용해 시간을 거리로 전환, 거리를 계산한다.(거리＝(레이저의속도×경과시간)×0.5) 이러한 측정방식은 비행 중인 항공기에서 이뤄지므로 측정된 거리는 항공기로부터의 거리가 된다.

따라서 대상물간의 상호위치 관계로 바꾸기 위해 GPS와 INS(Inertial Navigation System, 관성항법장치 : 비행 중 비행기가 좌·우·앞·뒤·위·아래 등으로 틀어지거나 흔들리는 것을 보정해 정확한 자세정보를 얻을 수 있는 시스템을 의미한다)를 동시에 장착해 측정 순간마다의 정확한 비행기 위치와 자세정보를 얻을 수 있다.

LiDAR의 장점 = 기존의 마이크로웨이브나 광송수신 기기에 비해 가 측정거리 및 공간분해능(spacial resolution)이 매우 높은 편이다. 아울러 성분물질의 광학적, 물리학적 분석이 가능해 실시간 관측으로 2차원 및 3차원 공간 분포 측정이 가능한 장점이 있다.

그러나 LiDAR 펄스는 물에 잘 흡수돼 되돌아오는 펄스에 신뢰도가 떨어질 수 있으며 산등성이나 강과 같은 지형표면의 물리적 모서리의 처리에 문제점도 있다. 이러한 LiDAR의 장단점을 요약하면 <표2>와 같다.

국내외 GIS 산업현황

미국 = 미국의 GIS 산업은 1994년 공간정보 유통관리기구로 설립된 연방지리정보위원회(FGDC: 국가지리정보프레임워크(NDGDF)를 구축해 관·민의 협력체계를 촉진하고 이를 통한 민간의 부가가치 사업 창출을 지원하고 있다)를 중심으로 국가 차원의 GIS 데이터 기반 구축사업을 수행해오고 있다.

아울러 지방정부, 학계 및 민간부문의 참여를 유도해 다양한 GIS 콘텐츠 개발 및 GIS 데이터 표준화에 주력하고 있다. GIS와 위성영상정보 분야 세계 최고의 원천기술력을 보유하고 공간정보 유통시스템 구축에 집중하고 있으며 전세계 GIS시장의 52%를 점유하고 있다.

미국의 NSDI(National Spatial Data Infrastructure) 사업(행정기능의 효율성 향상, 적절한 공간자료 구축, GIS 산업의 중복투자 방지, GIS의 정비 및 보급 등을 목적으로 하고 있으며 지형·건물·도로·지하시설물 등 모든 국토정보를 전자지도에 담고 표준화하는 사업을 의미한다)은 국가 주도의 지리 공간 데이터를 획득하고 이를 효율적으로 저장·분배·이용을 목적으로 인프라를 구축하고 있다.

미국의 GIS 관련 주요 사업을 요약하면 다음과 같다.

- NGAP(National Gap Analysis Program) : 미국의 NBS(National Biological Survey)가 주도하고 있는 환경관리 분야의 GIS 시스템으로 자연생태계의 다양성 보전을 위한 체계적 분석기법을 구축해가고 있다.

- EPA(Environmental Protection Agency)의 환경관리시스템 : 미국의 지방정부 기관 중에서 가장 많은 공간 데이터를 관리하고 있다. 자연자원과 인간의 복잡한 공간적 관련성을 이해하기 위한 목적으로 환경관리 시스템을 구축하고 있다. 전 국토의 지리정보를 이용해 데이터 통합 및 지리정보 개발·유지를 목적으로 하고 있다.

- FHA(Federal Highway Administration)의 국가 운송산업 기반 GIS : 미국의 고속도로 관리 기관으로 국가 교통 관련 지리정보 체계의 구축과 운영을 수행하고 있다. 이 시스템의 목적은 미국 내 주요 도로 및 국가 고속도로를 포함하는 고속도로망 DB 및 고속도로 수송능력에 대한 모니터링 시스템DB를 구축하는 것이다.

- 기타 TRANSCOM(Transportation Operations Coordinating Committee)의 ITS-GIS, BTS의 NTA(National Transportation Atlas), FEMA의 GIS 시스템, USGS의 GIS 프로그램 등을 통해 GIS 관련 글로벌 기술력을 주도하고 있다.

일본 = 일본에서의 초기 GIS 산업은 보행자를 주 대상으로 하는 위치기반 서비스가 주로 제공됐다. 점차 자동차 도난방지 및 미아나 노약자의 위치추적 등 다양한 콘텐츠가 상용화되면서 GIS 산업분야의 기술력을 발전시켜가고 있다.

아울러 독자적인 서비스로서 MVNO(Mobile Virtual Network Operator : 이동통신용 광대역 주파수와 기지국을 보유하지 않고 MNO(Mobile Network Operator)의 네트워크를 임대용해 독립적인 브랜드와 요금체계를 갖고 이동통신 서비스를 제공하는 사업자를 의미한다) 사업을 전개하면서 GIS 기술과 이동통신 융합기술을 세계 최초로 출시하기도 했다.

이는 엔드유저(end-user)와의 접점을 통신사업자가 아닌 타 업종의 전문기업이 수용함으로써 노하우와 창의성을 발휘할 수 있어 사업의 실효성에 대한 가치가 있는 것으로 평가받고 있다.

아시아 최고의 원천기술력을 보유하고 높은 수준의 GIS·RS·ITS 기술을 바탕으로 한 교통정보시스템 구축과 표준화에 주력하고 있다. 아울러 일본의 GIS기술은 세계 시장의 약 7%, 아시아 시장의 90% 점유하고 있다.

일본의 GIS산업 발전과정을 간단히 요약하면 다음과 같다.

- 1995년부터 시작된 NSDI 사업을 통해 전 국토 공간에 대한 GIS 데이터 기반을 마련하고 공공단체 및 민간교류를 통해 GIS 표준화 작업을 추진해오고 있다.

- 국토교통성을 중심으로 GIS 데이터 기반의 종합 국토개발 계획, 토지 및 수질자원 계획, 도시 및 지역정비 계획, 하천 및 도로정비 계획 등을 수립하고 있다.

- 국토지리원을 중심으로 GIS 데이터 기반의 측량 행정, 측량기술 연구개발 및 국제협력 등을 목적으로 전 국토의 기본적인 측량 및 매핑(mapping) 등을 통해 일본의 공간 데이터를 명확하게 관리해나가고 있다.

국내 = 국내 GIS 산업의 특성은 전자지도 제작 중심의 공간정보 구축 분야에 집중적으로 발달되어 있으며 공간정보 판매, 시스템개발 및 서비스 부문이 비슷한 수준을 유지하고 있다. 공공시장이 전체의 58.7%, 민간부문이 41.3%를 차지하고 있다.

관련 기업의 매출규모는 10억원 미만, 종업원 10명 미만의 영세기업이 대부분이며 이중 측량업체가 67.6%, GIS업체가 17.4%, 기타 RS·ITS·LBS 관련 기업이 15% 정도로 시장을 구성하고 있다. 국내 GIS 산업의 업체 비중을 [그림1]에서 알 수 있다.

핵심 기술의 해외의존도는 아직 높은 편이나 2008년경부터 본격적으로 지속돼 온 국가GIS사업 추진과 세계 최고 수준의 IT인프라 및 LBS 관련 스마트기기의 높은 보급률 등으로 미래 성장 가능성이 매우 높은 편이다.

GIS 사업 관련 취업유발 계수는 10억원당 26.2명 수준으로 제조업(9.2명)이나 건설업(16.8명)에 비해 상당히 높은 수준으로 미래 새로운 일자리 창출에도 기대를 갖게 한다. 다양한 스마트 미디어기기의 급속한 대중화로 인해 국내 GIS 기반 공간정보 산업은 비즈니스 모델 개발을 위해 서비스 다각화에 주력하고 있다.

기존 공간정보 관련 기업들은 포털 및 위치기반 중심의 서비스를 확산시켜가고 있다. 국내 GIS 관련 기업의 기술동향을 간단히 요약하면 다음과 같다.

- 선도소프트 및 로티스 등은 전자지도정보 서비스와 대중교통 정보서비스 등을 제공하고 이동통신 사업자의 무선통신 콘텐츠 사업에 참여하면서 산업구조의 다원화 및 융합산업 영역으로 발전해가고 있다.

- 올포랜드는 GIS 솔루션 및 엔진 개발을 통해 입력된 2D 지도데이터를 기반으로 조작(편집) 기술 및 질의 및 분석 기술을 개발하고 있다. 아울러 다양한 방식의 시각화 기술개발을 통해 모바일-GIS 기술의 스마트폰 플랫폼별 적용전략을 전개하고 있다.

이들 관련 기업들은 웹-GIS, G-CRM, U-시티 등 응용솔루션 및 서비스부문에서 산업의 융복합 영역을 확산시키면서 새로운 수익모델을 창출하고 있다. LBS 기반의 GIS 서비스가 가능한 스마트기기의 대중화와 GPS의 정밀도 향상에 힘입어 연평균 70% 이상의 급속한 성장을 기록하고 있다. 아울러 다양한 지리정보 수요를 확산시키면서 민간 비즈니스 모델영역으로 확대해가고 있다.

국내 LBS 기반의 GIS 서비스 현황을 보면 다음·네이버·야후 등 포털 사이트 중심의 웹 지도 서비스, 한국도로공사·현대자동차/팅크웨어·엠앤소프트 등의 GIS 데이터 기반 지능형 자동차 텔레매틱스 서비스, 한국공간정보통신·타스테크·이스턴테크놀로지 등의 금융 및 유통 분야의 GIS 서비스, 포인트아이·지어소프트 등의 LBS 서비스 등이 주를 이루고 있다. 국내 LBS 기반의 GIS 서비스 현황을 <표3>에서 알 수 있다.

GIS 산업의 시장성 분석

글로벌 LBS 산업은 스마트폰 등장과 함께 초기 위치추적 서비스에서부터 이후 사람 찾기, LBS 모바일게임 등 점차 LBS 산업을 활용한 시장으로 확대되고 있다. 2010년부터는 스마트폰 등 GPS 가능 모바일기기의 증가와 측위 등 시스템 설비투자 확대, 통신망과 플랫폼의 개방화 흐름에 힘입어 기존의 유무선 사업자 모두 위치정보 연계 기능에 중점을 둔 서비스를 확대해 나가고 있다.

LBS플랫폼 관련 글로벌 시장규모는 2015년 900만달러에서 연평균 76.5%의 고도성장을 지속해 2021년에는 1억1400만달러의 대규모 시장을 형성할 것으로 예상된다. 고정밀 위치측위 시스템(LBS 플랫폼) 관련 국내외 시장성장 추이를 <표4>에서 알 수 있다.

결언

국내 GIS 기반 공간정보 산업은 GIS 데이터의 생산·유통·활용 등이 정부나 지자체 등 공공부문에 약 80%가 집중돼 있어 민간부문 활용에는 다소 부진한 편이다. 이는 보안관리 규정으로 인해 민간에 공개되는 공간정보의 범위가 제한적이며 정보유통의 불확실성 때문인 것으로 판단된다.

이에 따라 공간정보 산업은 공공발주 사업을 벗어나지 못하고 있는 실정이다. 따라서 공간적 속성이 강한 교통 및 건축 등 새로운 융·복합 수요 발굴에 주력할 필요가 있다. 공공기관의 공간정보를 효율적으로 민간에 제공할 수 있는 기반을 마련해 포털 사이트나 API 등 민간사업자의 활용편의를 위한 서비스를 활성화시켜야 한다.

무엇보다 공간정보 사업간 상호 운용성을 보장할 수 있는 표준화가 미흡해 정보의 공동 활용이 부진하고 나아가 U-시티 구축 등 연관 산업의 발전에도 저해요인이 되고 있어 이에 대한 대응마련이 필요하다. 이는 스마트 시대의 안전, 교육, 국방 및 문화 등 국민 생활편의 서비스 활성화에도 크게 기여할 수 있을 것이다.

■ 참고문헌

- C. Weitkamp, ‘Lidar: Range-Resolved Optical Remote Sensing of the Atmosphere’, Springer, 2010.

- 위치기반 서비스 관련 자료종합.

- 김종덕 외, ‘라이다 센서 기술 동향 및 응용’, 전자통신동향분석 제27권 제6호, 한국전자통신연구원, 2012. 12.

- Daratech 시장보고서 자료종합(2009).

- 국토해양부, ‘공간정보산업진흥 기본계획’, 2010. 5.

- ‘위치정보서비스(LBS) 기술 및 시장동향 분석 연구’, 방통융합정책연구 KCC-2015-(42), 한국전자통신연구원, 2015. 12.

- ‘LBS기술 및 시장동향 연구보고서’, 한국산업기술진흥원, 2014.

- 알앤디비즈, ‘GIS 시장동향’, 전자정보센터 산업동향분석, 전자부품연구원, 2011. 1.