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.