IoT 기반 스마트시티 구축동향 ⑥

3) 사물인터넷(IoT) 기술 개발 동향

(1) 사물인터넷 서비스 핵심 기술 동향_1

① 사물 인터넷 기술에 대한 이해

사물인터넷은 각종 사물에 컴퓨터 칩과 통신기능을 내장하여 인터넷에 연결하는 기술이라고 할 수 있다. 이 정의에 따르면 사물은 임의의 소형 컴퓨팅 디바이스가 내장될 수 있는 모든 물체를 의미한다고 할 수 있다. 예를 들어, 스마트폰, 태블릿, 스마트안경, 스마트밴드, 스마트워치 등의 웨어러블 디바이스로부터 차량, CCTV, 가전 제품 등을 포함하며 ICT와 관련이 없는 가로등, 전등, 책상, 의자 등에 이르는 모든 물체를 포함할 수 있다. 사물은 내장되는 컴퓨팅 디바이스를 통해 특별한 기능을 가질 수 있게 됐다. 구체적으로 사물에 내장되는 컴퓨팅 디바이스는 센서, 통신, 전원, 데이터 처리 모듈로 구성되며 사람의 관여 없이 자율적으로 새로운 정보를 생성하고 이들 정보들을 공유함으로써 새로운 의미를 가지게 된다. 이와 관련하여 HP Labs는 사물인터넷을 센서, 네트워크, 데이터, 서비스의 융합으로 정의하기도 한다.

출처: 이슈퀘스트, 제4차 산업혁명의 신산업 플랫폼, 스마트시티 기술개발 동향과 사업전망

그림. 사물인터넷 핵심 기술 구성

현재 사물인터넷 분야에서는 서비스 확산에 요구되는 센스, 네트워크, 데이터, 서비스 기술에 대한 해결책을 찾기 위해 센서 디바이스 플랫폼, 네트워크 인프라, 사물인터넷 통합 플랫폼, 사물인터넷 서비스 기술에 대한 연구개발 및 표준화 작업이 활발히 진행되고 있다.

② 센서 디바이스 플랫폼 기술

사물인터넷에서 센서 디바이스는 칩셋과 모듈을 이용하여 통신이 가능하고, 주변상황을 인지하는 센서가 포함되며, 간단한 데이터 처리를 수행하는 경량 소프트웨어가 포함된 형태를 의미한다. 이러한 센서 디바이스는 주변 상황에 대한 새로운 데이터를 수집하고 사용자 또는 사물인터넷 플랫폼으로 전송하여 다양한 서비스 개발을 가능하게 한다. 센서 디바이스 기술은 세부적으로 프로세서, 통신 모듈, 센서 모듈, 구동기 모듈로 구성되며, 최근에는 내부 모듈을 용이하게 활용할 수 있도록 Open API SW도 포함하고 있다.

출처: 지식산업정보원, IOT기반 스마트시티 구축현황과 산업기술별 추진동향 실태분석

표. 대표적인 개방형 센서 디바이스 플랫폼

국내의 센서 디바이스 기술은 현재 미국, 유럽, 일본과 비교하여 약 80% 수준으로 2~3년의 기술격차를 보이고 있다. 예를 들어, 미국은 Intel, Qualcomm, TI 등의 기업 중심으로 센서 프로세서 기술을 선도하고 있고, 유럽은 MEMS 센서 기술, 일본은 이미지 센서 기술을 선도하고 있다. 이에 비해 국내는 삼성, LG 및 일부 중견 기업을 중심으로 센서 내부의 세부 모듈 기술보다는 이들 모듈을 조합한 센서 디바이스 제품 개발에 주력하고 있는 실정이다.

최근 다양한 종류의 센서 디바이스를 필요로 하는 사물인터넷 서비스 개발을 효율적으로 지원할 수 있는 개방형 센서 디바이스 플랫폼이 크게 각광받고 있다. 개방형 센서 디바이스 플랫폼은 센서 디바이스의 기능을 쉽게 이용하고 센서 내부 모듈에 대한 접근 및 제어를 효율적으로 제공할 수 있는 Open API SW를 오픈소스 기반으로 제공하고 있다. 이에 서비스 개발자들은 Open API를 이용하여 자신이 원하는 서비스를 손쉽게 개발할 수 있을 뿐만 아니라, 센서 디바이스에 대한 제어도 훨씬 간편하게 이용할 수 있다. 센싱 디바이스 관련 운영체제 분야는 미국의 TinyOS, 스웨덴의 Contiki 등이 대표적으로 많이 적용되고 있으며 국내에서는 ETRI 에서 개발되고 있는 NanoQplus 가 있다. TinyOS는 저전력 네트워크를 위한 IP 스택(BLIP)을 지원하며, 최근에는 저전력 환경에서의 IPv6 라우팅 프로토콜(RPL) 및 Open API 개념의 웹기반 상위 응용 프로토콜 (CoAP)을 제공하고 있다. Contiki는 TCP, HTTP, RPL 및 CoAP 의 기능 등이 포함된 ulPv6 스택을 지원하며, ETRI 는 초소형 센서노드용 운영체제 NanoQplus 및 스마트 에너지 프로파일 2.0을 위한 ZigBee IP 스택(IPv6, RPL, CoAP)을 확보하고 있다.

사물인터넷 디바이스 운영체제시장은 독립적인 시장을 형성하기 보다는 제품형태의 시장과 연계되어 형성될 전망이다. 시장 특성을 살펴보면 통신사업자, 공공기고나, 제조업체, SI 업체별로 사업영역을 확장하고, 영역별 경쟁이 발생하고 있으며, 이동통신 사업자(KT, SKT 와 LG U+)들과 삼성, LG 등 단말기사업자를 중심으로 초기시장이 개척될 것으로 예측된다. 해외에서 각광을 받고 있는 ‘개방형 플랫폼’ 인 아두이노(Arduino)는 하드웨어와 소프트웨어가 모두 오픈소스로 공개돼 있는 데다 상대적으로 배우고 활용하기가 쉽기 때문에 기본적인 하드웨어 지식을 익힌 뒤 윈도, 맥 OS X, 리눅스 등 각종 운영체제에서 작동되는 개발도구를 이용하면 누구나 자신의 상상력을 구현할 수 있다.

IoT 기반 스마트시티 구축동향 ⑤

2. IoT 기반 스마트시티 추진 동향

2) 요소기술기반 스마트시티 인프라 구축 방향

제 4차 산업혁명의 성패는 인간의 삶과 관련된 거의 모든 사회경제적 기능들과 문제들이 초밀집 되어 있는 도시공간에서 어떻게 초연결∙초지능∙초융합의 새로운 ‘만물지능도시인프라’를 구축하고 그 위에서 지금까지 도시의 근본적인 한계였던，다음 표와 같은 다양한 유형의 반지능을 제거하여 완전히 차원이 다른，보다 더 지능적인 ‘스마트시티(Smart City)’를 구현하는가에 달려 있다고 할 수 있다.

표. 도시에서의 8가지 반지능 유형

반지능	반지능의 속성
불접속	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템들이 단절되어 있고, 연결되어 있지 않아 어떤 형태의 정보 공유나 상호작용도 하지 못하는 상태
불통	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템들이 서로 실시간 의사와 상황정보를 주고받을 수 없는 상태
불협	도시에 존재하는 사람, 공간 사물, 시스템들이 각자가 가지고 있는 기능과 지식 등을 공동체의 목표 달성이나 문제 해결에 사용하지 않고 어긋나 있는 상태
불신	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템들이 각자가 가지고 있는 기능과 지식 등을 공동체의 목표 달성이나 문제 해결에 사용하지 않고 어긋나 있는 상태
불능	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템들이 시간과 장소 등의 한계로 상황에 따라 주어진 기능과 의도대로 대처하거나 움직일 수 없는 상태
부정	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템들이 실시간 모니터링, 평가되지 않아 사회경제적으로 바람직하지 않거나 정해진 규칙에 어긋나는 행위가 발생하는 것 (예: 교통신호 위반 등)
불균형	도시에 존재하는 사람, 공간 사물, 시스템들로 이루어지는 무수히 많은 활동이 시간적, 공간적, 기능적으로 균형을 이루지 못하고 혼잡, 초과, 부족, 불안, 붕괴 등 정상적이지 못한 상태에 빠짐 (예: 수요-공급 간 불균형 등)
불확실	도시에 존재하는 사람, 공간, 사물, 시스템에 미래의 재난이고 사고, 범죄 같은 사건이 언제, 어디서, 어떻게 발생할 것인가를 예측할 수 없는 상태 (예: 터널 붕괴 등)

출처: 국립한국교통대학교 국토 제419호 [스마트도시 첨단 인프라의 체계적 도입방안], 2016. 9

우리나라 도시에서 위험을 증폭시키고，삶의 불편함과 도시 관리의 비효율을 초래하는 반지능성 유형으로는 불접속, 불통，불협，불신, 불능，부정，불확실，불균형 등 8가지를 꼽을 수 있다. 이들 반지능성은 개별적으로，또는 복합적으로 연결되어 초래되기도 하는데，이중 어느 것 하나만으로도 도시에서 대형 재난 같은 심각한 문제를 초래할 수 있으며 도시민의 삶을 치명적인 위험에 빠뜨릴 수 있다.

제 4차 산업혁명시대의 스마트도시는 단순히 도시에 새로운 정보통신기술을 적용하는 것 그 이상의 문명사적 의미를 갖는다. 즉 스마트도시는 도시의 반지능성을 제거하고 도시에서의 사회 경제적 활동을 최적화하여 도시민의 삶의 질을 최고 수준으로 높이는 인류역사상 가장 위대한 발명인 도시문명의 정점(頂點)을 향해 가는 붕정만리 (廳程萬里)의 길이라고 할 수 있다∙

(1) 인프라 중의 인프라: CPND 통합 기반 구축 방향

스마트도시 인프라는 스마트도시의 모든 사람，사물, 공간의 초연결，초지능，초융합을 실현 하는 콘텐츠(Contents), 플랫폼(Platform), 네트워크(Network)，디바이스(Device) 등 네 개의 기반 계층들이 하나로 통합된 기반(CPND Infra) 체계라고 할 수 있다(하원규 외，2015). 이 스마트도시의 CPND 통합 기반 인프라가 제4차 산업혁명 시대에는 도시의 가장 핵심적인 ‘인프라 중의 인프라(infrastructure of infrastructures)’가 되는 것이며, 앞에서 언급된 도시의 반지능성을 제거할 수 있는 토대라고 할 수 있다. 도로, 철도, 전기，가스, 상하수도 등과 같은 도시의 전통적인 모든 기반시설부터 개별적인 공간이나 사물들에 이르기까지 스마트도시를 구성 하는 모든 물리적 요소들이 초연결∙초지능∙초융합되기 위해서는 CPND 통합 기반의 구축이 전제 되어야만 가능하다고 할 수 있다.

그림. 스마트도시 인프라의 CPND 기반

출처: 국립한국교통대학교 국토 제419호 [스마트도시 첨단 인프라의 체계적 도입방안], 2016.9

CPND 통합 기반에서 콘텐츠(C) 계층은 센서 같은 무수한 디바이스 등에 의해 수집된 도시 만물의 상황정보를 축적하고 있는 빅데이터와 클라우드(cloud)를 의미한다. 이러한 빅데이터∙클라우드 기반의 콘텐츠는 인류가 지금까지 알지 못했던 도시에 대한 새로운 지식과 도시문제 해결 및 솔루션을 제공해 줄 수 있으며, 또 다른 지식을 학습할 수 있게 해줄 것 이다. 복잡한 도시에서 자동차의 자율주행이 가능하도록 해주는 것은 인공지능이 센서로부터 실시간 상황을 인식하는 것보다는 도로와 운전에 관련된 모든 빅데이터 정보를 담고 있는 이미 구축된 클라우드를 기반으로 분석, 학습함으로써 가능해진다. 그러나 스마트도시 인프라로서 콘탠츠 계층은 우리나라의 스마트도시 구축과 관련하여 가장 취약한 부분이라고 할 수 있다. 즉 정부 3.0에 의해 오픈 데이터 기반의 공공정보는 잘 구축되어 있으나 도시의 모든 상황정보를 주축으로 수집된 빅데이터와 그 클라우드 기반은 매우 열악한 수준이라고 할 수 있다. 구글(google)이 거대한 상황정보 클라우드를 기반으로 자율주행자동차 시대를 주도해 나가고 있는 것처럼 그 자체가 실시간 지능형서비스가 될 수 있는 콘텐츠 기반을 구축해 나가야 한다.

플랫폼(P) 계층은 사람의 행동이 뇌와 육체의 동조를 통해 이루어지는 것처럼 지능화된 모든 응용서비스를 가능하게 하는 실제 세계와 가상 세계의 지연 없는 동조화가 이루어지는 연동기반을 의미한다. 도시의 반지능성은 대부분 실제 세계와 가상 세계의 단절과 괴리에서 초래된 것들이다. 예를 들어 폭우가 내려 지하차도가 침수되었을 경우 상황이 실시간으로 탐지∙감시되지 못해 그 정보가 도로를 주행하는 모든 운전자에게 제공되지 않거나 차단기가 내려가지 않는다면 사고를 피할 수 없을 것이다. 반대로 실제 세계와 가상 세계가 쌍둥이처럼 연동된다면 침수상황을 감지한 차단기가 스스로 내려가거나 가상의 재난대응시스템에서 상황실 근무자가 가상시스템 상 에서 차단기를 내리면 실제의 차단기도 연동되어 내려갈 수 있게 된다. 스마트폰으로 언제, 어디서나 비닐하우스 내 채소에 물을 주거나 환기구를 개폐하는 것도 가능해진다. 스마트도시를 구현하기 위해서는 도시의 다양한 기능에 최적화된 IoT 기반의 가상실제서비스(CPS) 플랫폼을 적극적으로 구축하여야 한다.

네트워크(N) 계층은 무수히 많은 사람，사물, 기계, 부품，센서 등 모든 것을 신경망처럼 연결하는 지능화된 통신망을 의미한다. 네트워크는 방대한 개수의 IoT 센서 디바이스를 제한 없이 연결하여 실시간으로 상황정보를 수집하는 동시에 클라우드와 연동해서 지연 없이 빅데이터를 분석해낼 수 있는 지능형 네트워크를 말한다. 스마트도시 인프라로서 네트워크는 공기와 같이 도시의 어느 곳에서도 능동적이고 유연한 접속이 가능하도록 구축되어야 하며, 만물인터넷을 지향해 나가야 한다. 앞으로 통신지 연이 전혀 없는 제로상황을 지향하는 5G 모바일 같은 새로운 네트워크 기술이 계속해서 등장할 것이므로 스마트도시의 네트워크 인프라는 증폭되는 접속 요구 에 능동적으로 대응할 수 있는 지능화된 유기체로 진화해 나가야 한다.

디바이스(D) 계층은 휴대단말부터 로봇(robot)이나 눈에 보이지 않을 정도로 작은 센서 (sensor)에 이르기까지 도시 곳곳의 공간과 사물에 스며들어 실시간으로 상황을 인식하고, 정보를 연계하고，작동하는 초연결∙초지능 상태에 있는 모든 기기를 의미한다. 사람, 사물, 공간이 연결 되고 지능화되어 간다는 것은 바로 이 무수한 디바이스로 이루어진다. 도시 전체의 모든 곳에 공기처럼 스며들어 있는 수조 개의 방대하고 다양한 센서가 서로 협력하여 도시의 교통, 기상, 재난, 환경，생태，산업경제，생활 등과 관련된 모든 상황정보를 수집할 수 있는 디바이스 기반의 구축은 스마트도시를 실현해 나가는 필연조건이라고 할 수 있다.

(2) 도시기반시설의 초연결-초지능-초융합화

스마트도시 구현을 위한 첨단 인프라의 완성은 CPND의 4대 기반계층이 구축되고 그 위에서 모든 도시기반시설의 초연결-초지능-초융합이 실현되면 도시의 반지능 문제가 완전히 해결될 수 있을 것이다. 도시기반시설의 지능화는 그 자체가 도시 전체의 정상적인 기능 제고를 위해 필요하다. 그렇게 함으로써 도시민의 삶을 더욱 편리하고 안전하게 하며, 도시산업경제 활동의 경쟁력을 강화하기 위해서도 매우 중요한 과제라고 할 수 있다. 특히 도시기반시설은 도시 기능에 서 차지하는 비중이 크고, 대다수 도시민의 생활 및 경제활동이 이루어지는 중추적인 인프라라고 할 수 있기 때문에 이들 시설들을 모두 네트워크로 연결하고, 인공지능 기술 등을 적용하여 지능화 하며. CPS 플랫폼을 통해 초 융합화하는 것이 매우 중요하다.

도시기반시설을 지능화하기 위해서는 가장 먼저 시설의 특성에 맞는 지능화의 수준과 방향을 목표로 설정해야 한다. 즉, 각 시설 별로 요구되는 모니터링 수준，상황 인식 및 제어 수준，상황 분석 및 최적화 수준,

그리고 상황 판단에 따른 자율적 제어 수준을 구축 목표로 설정하여야 한다. 비용 부담을 가중시키는 과잉 지능화나 반지능성을 제거할 수 없는 과소 지능화가 초래되지 않도록 매칭하는 것이 중요하다. 이는 시설 별로 요구되는 기능을 최대한 발휘하고 이용자들의 안전과 편의성 도모, 그리고 시설의 유지관리 비용을 최소화한다는 효율성의 원칙에 적합하여야 한다는 것이다. 시설에 따라 부족하지 않고, 지나치지도 않은 수준에서 지능화의 수준을 판단, 결정하고 이를 실행계획을 통해 구축해 나가야 한다는 것이다.

다음 그림에서 보는 바와 같이 도시기반시설 중에서 교통 시설, 유통∙공급시설，방재시설, 환경기초시설 같은 경우는 세부 시설 별로 다르겠지만 원칙적으로 그 특성상 모니터링, 상황 인식 및 제어, 상황 분석 및 최적화, 그리고 상황판단에 따른 자율적 제어 등 모든 수준의 지능화가 검토되어야 한다.

그러나 광장∙공원∙녹지 등과 같은 공간시설은 시설 내 공간에서 발생하는 상황 (화재나 범죄사고 발생) 등을 실시간 모니터링 하여 대응하는 것만으로도 충분한 수준의 지능화를 실현한 것이라고 할 수 있다. 물론 이러한 시설 별 지능화 수준을 결정하기 위해서는 매우 다양한 시각과 투자를 통해 기술적, 법제도적, 경제적，계획적 분석과 검토가 요구된다.

그림. 도시기반시설의 지능화 구현 수준 매칭 구도

출처: 국립한국교통대학교 국토 제419호 [스마트도시 청단 인프라의 체계적 도입방안], 2016. 9

(3) 스마트시티 인프라 투자 추진 이슈 및 개선방향

우리나라는 국가전략 프로젝트로 스마트시티를 선정하였다. 스마트시티를 수출 상품으로 육성하여 2025년까지 해외 수주액의 30%를 도시개발 분야에서 차지하겠다는 목표다. 이를 위해서는 건설기술을 에너지, 정보통신, 친환경기술 등과 융▪복합하여 도시에서 쇼케이스(Showcase) 로 보여질 수 있고, 그 결과를 인덱스(Index)화하여 스마트시티를 확대 투자할 수 있도록 해야 할 것이다.

첫째, 기반 인프라 측면에서 보면 도로 인프라 등은 기존 건설기준에 따라 계속 정비되고 있다. 그러나 ICT 융합 인프라 투자는 시범사업에 그치거나 상대적으로 왜소하다. 그 이유는 Internet of Infrastructure(건설 인프라 자체에 Embedded된 스마트시티 기술) 등 스마트시티 개념에서 업그레이드된 국가건설기준이 없기 때문이다.

둘째, 정보처리 기술변화 측면에서 상대적으로 너무 빠른 기술 진보로 인해 기존 공공정보 인프라센터의 하드웨어와 소프트웨어의 업그레이드가 쉽지 않다. IaaS, SaaS, PaaS 등 클라우딩 (Clouding) 기술을 활용하여 시스템 간 연계 통합이 원활한 스마트시티 플랫폼을 구축해야 한다.

셋째, 사회 환경 측면에서 많은 이해 관계자(시민，관계기관 등)에게 서비스를 제공하고 스마트시티 의사 결정자들에게 새로운 기술 도입에 대한 설득이 곤란하다. 정보 지식으로서의 인프라 (Infrastructure as a Information and Knowledge)를 구축해야 한다. 여기에는 시민 참여，협상 등 쌍방향 기술에 기초한 거버넌스(Governance) 및 건설관리 (Construction Management) 기술이 있다.

넷째, 재정 확보 측면에서 도로 인프라 등은 기존 건설기준에 따라 대규모 투자가 계속되고 있다. 그러나 ICT 융합인프라에 대한 투자 재정은 상대적으로 왜소하다. 이는 ICT 개념이 결합된 인프라 투자 평가지표가 마련되지 못했기 때문이다.

IoT 기반 스마트시티 구축동향 ④

2. IoT 기반 스마트시티 추진 동향_2

(3) 빅데이터 (Big Data)

① 정의

1990년 이후 인터넷이 확산되면서 정형화된 형태의 데이터와 비정형화된 형태의 데이터가 무수히 발생하면서 정보 홍수(Information Overload) 개념이 등장했다. 데이터양이 엄청나게 증가하여 기존의 데이터 저장∙관리∙분석 기법으로는 데이터를 처리하는데 한계가 있어 정보 기술의 패러다임도 다음 표와 같이 변경되었다.

표. 미 연방도로국의 필수 스마트 교통 기술

구 분	PC 시대	인터넷 시대	모바일 시대	스마트 시대
패러다임변화	디지털화, 전산화	온라인화, 정보화	소셜화, 모바일화	지능화, 개인화, 사물 정보화
정보 기술 이슈	PC, PC통신, 데이터베이스	초고속 인터넷, www. 웹 서버	모바일 인터넷, 스마트폰	빅데이터, 차세대PC, 사물 네트워크 (Machine to Machine)
핵심 분야 (서비스)	PC, OS	포털, 검색 엔진, Web 2.0	스마트폰 웹, 웹 서비스, SNS	미래 전망, 상황 인식, 개인화 서비스
대표 기업	MS, IBM	구글, 네이버, 유투브	애플, 페이스북, 트위터	구글, 삼성, 애플, 페이스북, 트위터
정보 기술 버전	1인 1PC	클릭 e-Korea	손 안의 PC, 소통	IT everywhere, 신가치창출
출처: 국토교통부 [스마트시티 구축을 통한 대중교통수단 운행효율성 연구], 2016. 3

협의의 빅데이터는 기존 DB，SW로 저장，관리, 분석하기 어려운 규모의 자료로, 기존 데이터 와 비교하여 크기가 매우 크고 급속도로 증가하는 특징을 가진 데이터를 의미하며 문자, 이미지와 같은 비정형 데이터로 정의되고，광의의 빅데이터는 대용량 데이터를 활용하고，분석하여 가치 있는 정보를 추출하고, 생성된 지식을 바탕으로 능동적으로 대응하거나 변화를 예측하기 위한 전 과정을 의미한다(조지연 외，2012). 빅데이터가 차세대의 이슈로 떠오르는 이유는 정보 통신 기술의 주도권이 데이터로 이동되고，공간，시간，관계，세상 등을 담은 빅데이터의 가치가 상승하고 있으며，미래의 경쟁력과 가치 창출의 원천으로 빅데이터가 평가되기 때문이다.

빅데이터의 속성으로는 가트너의 애널리스트 더그 레이니는 연구보고서에서 현재 가장 널리 사용하는 빅데이터의 속성을 즉 규모(Volume), 다양성(Variety)，속도(Velocity) 등 세 가지로 정의했고，IBM은 여기에 정확성(Veracity) 요소를 더하여 정의하였으며, 최근에는 가치(Value)를 포함하여 5V로 정의하기도 한다(박두순 외 5인，2014).

규모(Volume)는 미디어나 위치 정보，동영상 등과 같이 다루어야 할 데이터의 크기를 말하는 것이다. 물리적인 크기뿐만 아니라 현재의 기술로 처리 가능한 양인지, 불가능한 양인지에 따라 빅데이터를 판단하며, 기술의 발달에 따라 킬로바이트, 메가바이트，기가바이트, 최근에는 테라바이트를 훌쩍 넘어 요타바이트까지 빅데이터로 통칭한다.

다양성(Variety)은 다양한 종류의 데이터를 수용하는 속성을 의미한다. 빅데이터는 형식이 정해져 있는 정형 데이터뿐만 아니라, 감시 카메라에서 생성되는 동영상，개인이 디지털 카메라로 생성하여 웹 사이트에 올리는 사진, 소셜 네트워크 서비스로 전달되는 메시지，물건에 부착되거나 주변에 설치된 센서에서 발생하는 RFID 태그나 센서 값 등 다양한 비정형 데이터도 생성한다.

속도(Velocity)는 대용량의 데이터를 빠르게 처리하고 분석할 수 있는 속성이다. 데이터를 자동으로 생성하는 센서, 스마트폰 등 데이터 생성 및 유통 채널의 다변화로 데이터 생성 속도가 빨라지며，이는 처리 속도의 가속화를 요구한다.

정확성(Veracity)은 데이터에 부여할 수 있는 신뢰 수준을 말하며，높은 데이터 품질을 유지하는 것은 빅데이터의 중요한 요구 사항이자 어려운 과제이다. 그러나 최상의 데이터 정제기법을 사용해도 날씨나 경제, 고객의 미래 구매 결정 같은 일부 데이터의 본질적인 불확실성은 제거할 수 없다. 소셜 네트워크 같은 인간 환경에서 생산되는 데이터는 신뢰하기가 어렵고，미래는 예측하기 어려우며，사람과 자연, 보이지 않는 시장의 힘 등이 빅데이터의 다양한 불확실성 형태로 나타난다.

가치(Value)는 빅데이터를 저장하려고 IT 인프라 구조 시스템을 구현하는 비용이다. 빅데이터의 규모는 엄청나며 대부분은 비정형적인 텍스트와 이미지 등으로 구성되어 있는데，이 데이터들은 시간이 지남에 따라 빠르게 전파하면서 변하므로 그 전체를 파악하고 일정한 패턴을 발견하기가 쉽지 않아 중요성이 강조된다.

② 동향

국내에서는 미래창조과학부 시범사업으로 빅데이터 분석 기법을 활용하여 실시간 기상 정보 연계 및 비탈면 위험 예측 경보 모바일 서비스를 개발한 사례가 있다(신신애 외 2인, 2015).

판교 창조경제밸리를 ‘빅데이터로 만드는 경기도 스마트밸리’로 조성하여 근로자가 출근해서 퇴근까지 교통, 보건 ∙ 의료，문화 ∙ 여가서비스 등 다양한 서비스를 원스톱으로 이용할 수 있는 환경을 조성한 사례가 있다(박미영，2015).

일본 후지쯔는 빅데이터 기술을 접목하여 식품∙농업 클라우드 서비스를 2012년부터 운영하고 있는데 농지에 날씨와 토양환경 등을 측정하는 센서를 설치하여 빅데이터를 수집하고 이를 수확실적과 연동하여 양배추 수확 30% 증가시킨 사례가 있다.

싱가포르에서는 ‘싱가포르 Live’란 오픈 플랫폼을 통해 도시 활동과 정보를 제공하는데 실시간 모바일 통화량 변화, 실시간 에너지 사용량 변화, 우천 시 Taxi 운행 변화 등의 정보를 제공하였다.

스페인은 북쪽 해안에 위치한 인구 18만 명인 Santander시에 WSN(Wireless Sensor Net-work)프로젝트를 계획하였고，도시 내에 약 12,000개의 센서를 설치하여 센서로부터 수집되는 빅데이터를 가공하여 시민들에게 유용한 정보를 제공하였다. 주차의 경우 효율적인 관리를 위해 도시 전체를 22개 구역으로 나누고，총 375개의 센서를 설치하여，이로부터 수집한 정보를 클라우드로 전송하여 주차정보를 제공하였다.

③ 스마트시티 적용방향

최근에는 빅데이터 활용방안에 대한 관심이 고조되고, 전 산업 분야에 걸쳐 빅데이터가 생성되고 있으므로，스마트시티의 효과적 구축을 위한 필수 요소기술로 활용되어야 한다. 도시 분석을 위해서는 다양한 자료의 취득이 필요한데, 이를 위해서는 도시를 센싱해서 필요한 정보를 취득할 수 있는 방법이 필요하다. 경제성이 허락하는 범위에서라면 구글 글래스나 드론과 같은 무인항공기를 이용하여 자료를 주기적으로 취득하는 것이 필요하다. 장기적으로는 사물 인터넷과 결합하여 실질적인 도시 빅데이터의 수집체계 마련이 필요하다(최준영，2014). 미국 시카고의 예를 보더라도 CCTV，센서 등을 이용한 사물인터넷 빅데이터 분석을 통해 ‘020(몬라인 투 오프라인) 시티’를 구축하여 정보기술을 통한 시민의 편의성을 높이고자 하는 계획을 수립하여 추진하였다(한국경제신문，2014).

(4) 건축정보모델 (BIM: Building Information Model)

① 정의

BIM은 기존의 2차원 및 3차원 도면과는 달리 3차원 정보모델로 많은 정보들을 담고 있어, 최근 건축，토목 등 여러 건설 프로젝트에서 BIM의 활용도는 점진적으로 증가하고 있는 추세이다. BIM은 건물정보를 3차원으로 다룰 수 있도록 지원해 주며，모델링 된 3차원 건물정보로부터 2차원 도면을 자동으로 생성하고，부재들 간의 간섭검토，실내공간의 분석 및 관리, 에너지 분석, 물량산출 및 즉시조달，시설물 및 재난 관리, 법규검토 등을 지원하고 있다(Eastman, 2008). 

3차원 정보모델이란，객체지향 시스템으로 건물의 구성요소들의 각 속성, 건물의 방위, 형상, 지역 정보 등의 기본적인 정보뿐만 아니라 비용，공기, 에너지 성능 분석 등 많은 정보들을 가지고 있으며, 이와 같은 정보로 건설프로젝트의 전(全)단계에 적용되고，적용되는 모든 단계의 정보를 생산하여 전체의 건설프로젝트의 관리를 지원하는 기술이다. BIM은 단순히 정보만을 수집하는 형태로 사용되는 것이 아니라，많은 건설프로젝트의 다양 한 사용자 및 주체들이 서로에게 개방적으로 데이터를 공유 및 교환하여，의사소통 및 원하는 목표를 최대한 효율적으로 달성하기 위해 활용한다.

BIM을 활용하여 효율적인 운용부터 시공성 검토, 설계조건 검증, 환경 분석을 통하여 저감 설계를 할 수 있을 뿐만 아니라，BIM기반 모델로 인하여 시간적, 경제적 비용을 줄이고, 건물의 질을 향상시킬 수 있다. BIM은 정보전달의 매개체로써 공사 관리에서 발생하는 정보들을 저장하고，가공하여 다양한 분야의 복잡하고 많은 정보의 이해를 도와 관리의 효율성을 향상시킬 수 있으며 (Shen and R.R.A. Issa, 2010) 우리나라 정부에서는 BIM 활용에 대한 필요성을 절실히 느끼고 있고, 2012년부터 토탈 서비스 대상 500억 원 이상인 터키설계 공모 건축공사에 BIM 적용을 의무화 하였다. 2016년부터 모든 공공건물에 대해 BIM의 발주를 의무화 하겠다고 밝혀 BIM의 활용에 대한 중요성이 높아지고 있다(박동현，2015).

② 동향

국내 건축계를 중심으로 해외의 BIM 도입소식들을 통해 기초적인 연구가 2000년대 중반부 터 시작되었으며，2008년〜2009년 정부시범사업을 거쳐，본격적인 BIM의 도입은 2009년 9월 11일 ‘BIM 활성화를 위한 정책토론회’에서부터 정책적으로 추진하는 계기가 되었다(하우드도시 건축연구소. 2011). 정책이 추진된 후 빌딩스마트한국지부가 설립되고，학회와 BIM 적용가이드 등 점진적으로 BIM에 관련된 지침 및 학회 등이 발전 하였으며，아래의 표에 국내 BIM 발전 연혁을 나타내고 있다.

표. 국내 KM의 주요연택

일시	내용
2008. 04	한국빌딩스마트협회 창립
2009. 09	BIM 활성화를 위한 정책토론회
2010. 01	국토해양부 건축분야 BIM 적용가이드 발표
2010. 03	가상건설연구단 BIM적용 설계 가이드라인(v2.0) 발표
2010. 04	조달청 BIM 도입 계획 발표
2010. 11	한국 BIM 학회 창립
2010. 12	조달청 시설사업 BIM적용 기본지침서 v1.0 발표
2011. 01	한국건설IT융합학회 창립

출처: 국토교통부[스마트시티 구축을 통한 대중교통수단 운행효율성 연구], 2016. 3

현재 국내 발주는 공공기관이 대부분 발주하는 형식을 유지하고 있다. BIM의 발주는 2008 년부터 활발한 BIM의 도입 및 활동으로 인하여 공공기관을 주관으로 국내 BIM익 발주가 증가되고 있으며, 조달청과 국방부에서는 BIM이 정책적으로 추진되고 있다. 2011년도부터 일반적인 현상설계 발주 후 실시설계 시 BIM을 적용하도록 법적으로 개정되었다. 현재 국내에서는 BIM이 가지고 있는 정보를 활용하여 정보 분류, 객체 분류，시뮬레이션 등에 관련된 연구가 활발히 추진 중에 있다.

③ 스마트시티 적용방향

현재 국내에서 BIM과 다른 프로그램에 상호 연동 및 연계 방법에 많은 연구를 하고 있으며，가장 대표적인 연계 방법으로 이슈가 되고 있는 대상은 부동산，GIS 등 공간 및 지리에 관련된 정보를 MM과 연계하는 연구가 점점 늘어나는 추세이다. 한국건설기술연구원에서는 'BIM-GIS 간 공간 정보 상호 연동 장치 및 상호 연동 방법'에 대해 연구하고 있다. BIM과 GIS는 상호 관련된 정보가 있으며，점진적으로 연구 필요가 있다. 위와 같이 GIS와 BIM이 연계가 된다면 도로계획，도시계획 등 도시를 계획하는 설계단계에서도 현장을 방문하지 않고, BIM-GIS의 연계를 통해 얻은 정보로 현장의 환경을 고려하여 계획 할 수 있다. 도로 및 도시를 계획만 편리한 것이 아니라, 계획 단계에서부터 프로젝트의 건물에 관련된 속성에 대한 정보 및 공간 또는 지리적인 정보를 가지고 프로젝트를 시작하였기 때문에, 후속작업인 진도관리，유지관리 등에 보다 효과적으로 적용할 수 있다. 특히 유지관리 단계에서는 단순히 유지관리에만 편리한 것이 아니라，BIM/GIS의 정보로 인해 정확하게 어디서，어떤 문제점이 발생했는지 파악할 수 있으며，발생하는 문제점들에 대한 조치에 보다 효과적으로 적용될 수 있을 것으로 예상된다.

(5) 지리정보체계 (GIS: Geographic Information System)

① 정의

GIS는 3차원 지형정보를 분석하고, 의사결정을 제공하며，시뮬레이션을 수행할 수 있는 시스템이다. GIS는 2차원 지리정보와 수치표고모델(DEM)을 이용하여 3차원 지리정보를 표현한다. 모든 사람들이 지리적 문제를 해결하는 것을 돕는 유용한 도구로 지리적 데이터에 대한 공간적 개념，학습，추론과 공간정보과학 분야로 발전되고 있다(이나경, 2013). 이와 같이 GIS는 점진적으로 발전하면서 사용자 및 GIS를 선호하는 집단도 증가하는 추세이다. 필요한 정보 및 원하는 정보에 따라 사용자 및 집단은 GIS에 대한 각각의 다른 정의를 하고 있으며 이에 관련된 정의는 다음 표와 같다.

표. GIS 정의와 그 정의를 선호하는 집단

평가종류	내 용
일반대중	디지털 지도의 저장고
의사결정자 커뮤니티 그룹 계획가	지리적 문제를 해결하기 위해 사용되는 전산도구
경영학자, 관리공학자	공간의사결정지원시스템
설비관리자, 교통관리담당자, 자원관리자	지리적으로 분포하는 사상과 시설물에 대한 기계화된 목록
과학자, 조사자	지리정보 속에 매몰되어 있는 것을 드러내기 위한 도구
자원관리자, 계획자	손으로 수행되었다면 비효율적이거나, 경제적이지 못하고, 부정확했을 지리적 데이터에 대한 오퍼레이션을 수행하는 도구

출처: 국토교통부 [스마트시티 구축을 통한 대중교통수단 운행효율성 연구], 2016. 3

앞의 표와 같이 GIS는 각 사용자마다 원하는 정보가 다르기 때문에，요구에 맞게 항목을 검색 및 분석하여 공간의 지형에 맞게 도시계획，도시개발，도로건설，시설물 계획 등에 활용이 가능하다. GML은 XML(Extensible Markup Language)기반으로 개발되었으며, GIS에 관련된 정보를 표현, 저장，전송 및 공유하기 위해 개발되었고，인터넷，네트워크, 어플리케이션 및 다른 프로그램 에 독립적으로 공간 및 지리정보를 제공할 수 있으며, GIS와는 다르게 응용되는 여러 분야에 따라 원하는 대로 구성하여 사용이 가능하다.

② 동향

국내 GIS의 도입은 1990년에 국가GIS(NGIS)사업을 계기로 활성화되기 시작하였으며，초기에 국가 기관을 중심으로 시작된 GIS의 구축과 활용은 공공을 기반으로 하여 민간부문에도 GIS 구축이 확산되면서 산업 규모도 급속히 성장하였다(김계현，2011).

국가 GIS사업은 1995년부터 2010년까지 5년 단위로 제1차부터 제3차까지 추진하였으며， 주요 내용은 아래의 표와 같이 사업을 추진하였다.

표. 국가 GK정책 기본계획

구 분	내 용
제1차 국가GIS사업 (1995 ~ 2000)	지형도, 공통주제도, 지차시설물도 및 지적도 등을 수치 지도화하고 데이터베이스를 구축하는 사업 등 국가공간정보의 기초가 되는 국가기본도 전산화에 주력함
제2차 국가GIS사업 (1995 ~ 2000)	1단계에서 구축한 공간정보를 활용하여 다양한 응용시스템을 구축․활용하는데 주력
제3차 국가GIS사업 (1995 ~ 2000)	부분별, 기관별로 구축된 데이터와 응용시스템을 연계․통합하여 시너지 효과를 제고하는데 주력함

출처: 국토해양부 제4차 국가공간정보정책 기본계획(2010~2015)

국가 GIS사업은 2008년까지 33개의 주요 및 일반 사업을 추진하였으며，주요 사업은 국토교통부가 주관하여 국가공간정보체계 구축사업 등을 포함하여 6개의 사업이다. 일반 사업의 경우 각 분야의 특성에 맞게 환경부，농림축산식품부，산림청，국토교통부， 산업통상자원부， 문학재청， 통계청， 교육부 등 여러 기관에서 사업을 추진하였다.

제1차부터 제3차 국가GIS사업을 평가하여 문제점을 도출한 후 보완하고자 제4차 (2010-2015) 및 제5차(2013~2017) 국가공간정보정책 기본계획을 추진하였다. 제4차 국가사업의 주요 목적은 녹색성장을 위한 그린 공간정보사회 실현에 핵심적인 목표이며 추진전략으로는 전년도 과제의 문제점으로 도출된 상호협력 거버넌스，쉽고 편리한 공간정보 접근，공간정보 상호운용，공간정보기반 통합，공간정보기술 지능화를 보완하려고 계획하였다.  제 5차 국가사업의 주요 목적은 수요자 중심의 국가공간정보기반 고도화，공간정보 융▪복합산업 활성화，공간정보 활용체계 고도화 및 확산，추진전략으로는 고품질 공간정보 구축 및 개방 확대, 융▪복합산업 활성화, 플랫폼서비스 강화，융합기술 R&D, 공간정보체계 고도화 및 활용 확대, 창의인재 양성，융▪복합 공간정보정책 추진체계 확립으로 계획하였다. 현재 개발된 기술로는 클라우딩 컴퓨팅，웹기반 GIS, 모바일 GIS, 참여형 지리정보, 3차원 시각화 등이며, 공간 및 지리 정보를 인터넷，모바일 등으로 이용하고 있다.

③ 스마트시티 적용방향

국내에서는 GIS 정보 및 체계에 대한 연구개발이 활발히 추진되고 있으며，현재의 기술력으로도 충분히 정보 및 체계는 구성이 되었다. 현재 GIS가 활용되고 있는 대표적인 사례는 내비게이션이며，내비게이션은 누구나 쉽게 인터넷，핸드폰，자동차 내에 내장되어 있어 많은 사람들이 도로정보 및 교통체증과 관련된 정보를 용이하게 받을 수 있는 혜택을 누리고 있다. 건설업에도 GIS를 연계시킬 수 있다면，도로계획，도시계획뿐만 아니라，모든 BIM 정보가 GIS에 입력되어, 부동산 거래，리모델링，재개발 등으로 활용범위가 넓어질 것으로 예상된다.