IoT 기반 스마트시티 구축동향 ②

4) 스마트시티의 특징

(1) 4차 산업의 플랫폼을 진화하는 스마트시티

스마트시티의 용어 혼란에도 불구하고 20년 이상 스마트시티를 추진한 결과 이제는 초기의 개념상 혼란을 극복하기 시작했다. 초기에는 목적론적 정의가 많이 강조되었던 반면, 이제는 수단적 의미로 개념정의가 모이고 있고, 그 중에서도 스마트시티를 플랫폼으로 보는 개념정의가 최근 급속히 증가하는 추세다. 플랫폼으로서 스마트시티의 구조는 아래<표>와 같이 7계층으로 구성된다. 기본적으로 인프라, 데이터, 서비스로 구성되지만 세부적으로 다양한 분화도 가능하다

표. 스마트시티 구성 계층 요소와 특징

계층	특성	추진체계
① 도시인프라	- 스마트 시티는 기본적으로 SW적이지만 도시 HW 발전도 반드시 필요	- 도시 개발사업자 주도 - 건설산업 등
② ICT인프라	- 유무선 통신인프라가 도시 전체를 촘촘히 연결 - 과거에는 사람과 컴퓨터 연결이 주목적이었으나 스마트시티에서는 사물 간 연결이 핵심 - 향후 5G 무선통신 등장이 큰 변수	- ICT산업
③ 공간정보인프라	- 현실공간과 사이버공간의 융합을 위해 공간정보가 핵심 플랫폼으로 등장 - 공간정보의 이용자가 사람에서 사물로 변화 - 지도정보(외부+내부), 3D지도 GPS 등 위치측정 인프라, 인공위성, Geotagging(디지털 컨텐츠의 공간정보화) 등	- 과거 GIS 시절은 공공이 주도 - 향우 민간주도 바람직
④ IoT	- 도시 내 각종 인프라와 사물을 네트워크로 연결 - CCTV를 비롯한 각종 센서 장착 - 스마트시티 전체에서 시장규모가 가장 크고 투자도 가장 많이 필요 - 개별적 추진이 가능하여 점진적 투자확대 가능	- 교통, 에너지, 안전 등 각종 도시운영 주체가 주도
⑤ 데이터 공유	- 데이터의 자유로운 공유, 활용 지원 - 작은 공유(동일 분야 기관 간)와 큰 공유(다른 분야 간)로 구분하면 큰 공유 실현이 매우 중요 - 도시 내 스마트시티 리더들의 주도적 역할이 필요	- 유형 1: 도시주도 - 유형 2: 데이터 시장이 형성되어 민간 주도
⑥ 알고리즘 & 서비스	- 실제 활용 가능한 정도의 높은 품질과 신뢰도를 갖는 지능 서비스를 개발하는 계층 - 데이터를 처리, 분석하는 데이터 활용능력이 관건 - 유럽의 Living Lab 등 다양한 시범사업 전개	- 공공, 민간의 다양한 주체 등장 - 신뢰성 고나리가 도시의 역할 - 한국 취약
⑦ 도시혁신	- 도시문제를 해결하기 위한 새로운 방법을 고안 하고 새로운 서비스가 가능하게 도시제도를 혁신 - 정치적 리더쉽의 영역이자 사회신뢰 등 사회적 자본이 작용하는 영역 - 중앙정부의 법제도 혁신 기능도 중요	- 시민이 주도하고 정치권이 지원

출처: 산업경제리서치, 스마트시티에 관한 기술개발 동향 및 산업전망

- ①~③번(도시인프라, ICT인프라, 공간정보인프라)은 스마트시티의 인프라에 해당

- ④~⑤번(IoT, 데이터공유)은 스마트시티의 데이터 계층에 해당

- ⑥~⑦번(알고리즘&서비스, 도시혁신)은 서비스와 제도 계층에 해당

7개 계층이 완비되어야 스마트시티 플랫폼이 제대로 작동할 수 있지만, 실제로는 몇 개 요소에만 의존하는 스마트시티도 적지 않다. 특히, 인도, 모리셔스 등 개도국의 스마트시티는 도시 인프라를 현대화 하는데 주력하고 있다. 플랫폼으로서의 스마트시티란 MS의 윈도우 같은 PC운영체계가 다양한 SW와 서비스의 개발을 가능케 하였듯이, 스마트시티는 도시가 하나의 운영체계가 되어 데이터를 공유하고 새로운 서비스가 나오도록 하는 도시로 정의된다.

(2) ‘앱’ 등 응용서비스로 구현되는 스마트시티

스마트시티는 개념상의 도시개발 모델로 정보통신기술(Information & Communication Technology: ICT)을 기반으로 한 도시조성을 의미[1]한다. 스마트시티에 대한 구체적인 정의는 경제수준과 국가의 도시정책에 따라 상이하지만 일반적으로 ICT를 활용하여 도시의 경쟁력 및 삶의 질을 향상시키고 도시의 지속가능성을 추구하는 도시로 볼 수 있다. 스마트시티의 목표는 각국의 상황에 따라 에너지 효율화, 도시경쟁력 향상, 혁신기술 개발, 데이터 개방, 도시관리 효율화, 시민참여를 통한 혁신 등 다양하다.

많은 국가와 도시들이 스마트시티를 도입하려는 이유는 시민의 삶의 질을 향상하고, 도시의 경쟁력 및 지속가능성을 높일 수 있기 때문이다. 이를 달성하기 위해 사물 인터넷(IoT) ▪ 빅데이터 ▪ 클라우드 컴퓨팅과 같은 최신 ICT가 활용되고 있다.

기존 도시가 교통, 에너지, 범죄 등의 문제를 해결하기 위해 도로나 발전소를 건설하고 경찰력을 확대했다면, 스마트시티에서는 우회도로 정보를 제공하고 CCTV 모니터링, 실시간 전기요금 정보를 제공하는 등 ICT를 활용하여 도시기반시설의 효율성을 증진시켜 문제를 해결한다.

시민들의 입장에서 본다면 스마트시티는 추상적인 관념이 아니라 구체적인 응용서비스 즉, 애플리케이션(application, 이하’앱’)을 통한 구현이다. 예를 들어, 공영주차장에 센서를 설치하면 주차 공간 정보가 자동으로 데이터센터로 전송되고, 이 정보가 스마트폰 앱을 통해 실시간으로 시민들에게 서비스로 제공된다. 시민들은 시행착오 없이 비어 있는 주차 공간을 찾을 수 있기 때문에 시간과 연료비를 절약하고, 도시는 교통량과 이산화탄소배출량을 줄일 수 있다. 이러한 방식은 치안▪상하수도▪에너지 등 다양한 도시문제해결에 적용될 수 있다.

(3) 기존도시, 유시티(U-city)와 스마트시티의 비교

스마트시티의 특징을 일반도시와 비교하면 구조, 기능, 서비스 등 모든 면에서 근본적 차이가 있다. 구조 측면에서 기존의 ‘2차원 도시’를 ‘3차원 도시’로 고도화하는 것이다.

기존도시는 새로운 기능과 서비스를 추가하려면, 도시 시설을 변경하는 등 많은 비용과 사전 작업이 수반되어야 하지만, 스마트시티는 플랫폼기능을 하기 때문에 최소의 비용으로 새로운 기능과 서비스를 입체적으로 추가할 수 있다.

'3차원 도시’는 3D 프린팅의 용어를 빌려 ‘적층도시’로 표현하기도 한다. (미국 Pittsburgh시가 2016.10월부터 시작한 CrimeScan은 영화 마이너리티 리포트처럼 범죄를 사전에 예측하는 ‘예측치안’(Predictive Policing)의 한 사례)

유시티는 한국형 스마트시티의 초기 형태로, 도시의 경쟁력과 삶의 질의 향상을 위하여 유비쿼터스(ubiquitous) 도시기술을 활용하여 건설된 도시기반시설을 통하여 언제 어디서나 유비쿼터스 도시서비스를 제공하는 도시를 말한다(「유시티법」제2조). 따라서 유시티는 ICT가 내장된 물리적 인프라 구축을 강조한다.

이와 달리 스마트시티는 다양한 도시 서비스, 애플리케이션이 제공되는 가능성의 공간이라고 볼 수 있다. 그 결관 물리적 기반과 복잡한 네트워크가 원활하게 작동될 수 있는 환경, 즉 플랫폼(Platform)으로서의 도시를 강조한다. 이 외에도 유시티의 목적이 편리한 생활환경 조성을 위해 ICT인프라를 구축하는 것이라면, 스마트시티는 상대적으로 도시의 지속가능성에 더 큰 가치를 둔다. 또한 스마트시티의 경우 공공 주도가 아닌 IBM, Cisco, Siemens 등 글로벌 ICT 기업과의 협력을 통해 추진되는 것도 유시티와의 차이점이다.

표. 스마트시티와 일반도시 비교

	일반도시	스마트시티
도시 구조	<2차원 도시> - 도시구조가 경직되어 변경, 추가 어려움 - 자원 활용이 평면적 (배타적, 독점적이어 낭비 발생)	<3차원 도시> - 도시구조가 플랫폼화, 레고화되어 신규 기능과 서비스 유연하게 추가 가능 - 자원 활용이 입체적 (공유와 지능기술로 활용 극대화)
	<분절적 도시> - 도시가 도메인으로 잘게 구분 - 도메인 사이에 데이터, 기능 공유 어려움	<유기적 도시> - 도시 전체가 하나의 플랫폼으로 연결 - 수직적, 수평적으로 단절 없는 그리드
도시 운용	<기계적 도시> - 투입과 산출이 기계적으로 연결 - 문제해결 위해 투입 증가 (예 : 주차장 증가 -> 주차난 해결)	<창의적 도시> - 지식과 아이디어 활용하여 문제 해결 - 창의성과 신기술로 문제해결 (예 정보▪자원 공유-> 주차난 해결)
	<통제 도시> - 소수가 도시운용 - 컨트롤 타워를 통해 질서 유지 - 시민들은 도시에 대한 정보 배제	<자기조직화 도시> - 시민이 도시운용에 적극 참여 - 시민과 지능 사물이 스스로 질서 창출 - 도시운영에 대한 정보 자세히 공유
서비스	<도시중심 서비스> - 시민이 도시 운영체계에 적응 - 서비스보다 도시 기능유지 중요	<시민중심 서비스> - 시민의 필요에 맞춤형 서비스 - 도시 서비스 수준이 도시 경쟁력 결정
	<프로세스 기반 서비스> - 시민이 요구해야 서비스 개시 - 사전에 정의된 대로 서비스 제공	<데이터 기반 서비스> - 도시가 실시간 상황과 시민요구 인지 - 도시가 하나의 assistant로 기능

출처: NIA.IT & Future Strategy, 2016.11.7 보고서 재인용

(4) 스마트시티 구축효과

스마트시티가 가져오는 가장 대표적인 변화는 저비용도시 구현이다. Masdar City는 에너지 등 자원 활용에 있어 스마트시티가 50% 이상의 절감 효과를 실현할 수 있음을 보여준다. Masdar City는 UAE 아부다비에 2006년부터 건설되고 있는 신도시로서 ICT에 의존하기보다는 다양한 도시혁신 아이디어를 구현했다. 일부 실패라는 평가에도 불구하고 꾸준히 성과를 내고 있다. 아래<표>에서 보듯이 에너지 사용은 아부다비 평균의 절반 이하, 물의 사용은 40% 이하로 절감할 수 있다. 스마트시티는 물리적 비용뿐 아니라 범죄, 의료 등 사회적 비용도 획기적으로 절감 가능하다. Masdar City는 건물이 만들어내는 그림자를 활용하여 도시 온도를 조절하는 등 대표적 사례에 해당한다. ‘Crime Prevention Through Environmental Design’(CPTED)은 범죄 율을 낮추고 시민불안감을 없애는데 디자인 활용한다. 지능형 주차장, 지하철 무인운전 등 개별 서비스 및 도메인에 각종 정보 기술과 지능기술을 활용하여 비용 절감한다. CCTV에 의한 범죄 감소 효과처럼 논란이 많은 사례도 있지만 프로세스 전 과정이 자동화된 경우 비용절감 효과가 큰 편이다.

 표. 미 연방도로국의 필수 스마트 교통 기술

출처: Masdar City 내부자료(2016)

브라질 Rio de Janeiro는 ‘지능형 통제센터’(Intelligent Operation Center)를 설립하여 광역 단위에서 재난으로 인한 사회적 비용 절감할 수 있다. 개별 서비스 단위를 넘어 서비스 간 혹은 도메인 간 연계 · 융합을 통해 비용을 절감한다. 지능형 교통신호는 도시 여러 부문으로부터 각종 데이터를 받고 교통관련 시설들을 상호 연계하여 교통 흐름을 혁신적으로 개선할 수 있다. 미국 Pittsburgh시는 지능형 교통신호 시범사업을 통해 신호 대기시간 40%, 평균적 차량 이동시간 26% 감소했다.

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[1] Angelidou, M.,”Smart city policies: A spatial approach”, Cities, 41, 2014, pp. S3-S11