지상 및 지하시설물의 실시간 관리로 대형사고 예방한다
-유비쿼터스·GIS 기반 도시시설물 관리기술 개발
"우리 스마트 기술로 관리하는 스마트 도시가 펼쳐지다"
영하 15도를 넘나드는 겨울철 한밤중에 갑자기 도심의 지하 상수도관이 파열되면서 미세하게 물이 새기 시작했다.
그로부터 5분 후 상수도관 복구작업반이 출동해 1시간 만에 수리했다.
만약 복구 시간이 지체 되었더라면 상수도관이 터져 그 일대 아스팔트가 빙판길로 변하고 다음 날 출근시간에 극심한 교통혼잡 현상을 겪었을 것이다.
본 연구 개발의 상용화로 모든 사물이 IT기반 네트워크로 연결돼 통합 정보망을 이루는 ‘유비쿼터스(Ubiquitous) 기술’이 도심 시설물에 적용되면 이같은 사고 예방이 가능해질 것이다.
실시간으로 도시를 지키다
한국건설기술연구원 등 국내 연구팀은 지난 2007년부터 ‘공간정보 기반 도시 공공시설물 관리 지능화 기술개발 사업’을 수행해 유비쿼터스 기술과 3차원 상의 지리 정보 제공시스템(GIS)을 통합한 ‘u-GIS(유비쿼터스 지리정보 제공시스템) 활용 도시시설물 관리 기술’ 연구를 수행했다.
그리고 지난해 △신호등, 가드레일, 가로수, 중앙분리대, 가로등, 전봇대 등 도시 지상시설물을 실시간 모니터링하는 방법 및 관련 ‘소프트웨어’ △네트워크 상에서 시설물 관련 사건·사고를 감지하고 해당 정보를 무선통신으로 전송해주는 ‘USN(Ubiquitous Sensor Network: 유비쿼터스 센서 네트워크)용 센서’ △USN용 센서가 전송해주는 위치정보 데이터나 현장 영상정보를 관제센터로 전송하는 기능을 하는 ‘게이트웨이(Gateway)’ 장치 등을 개발했다.
그리고 이 세 가지 기술이 하나로 묶여 ‘지상시설물 USN 패키지’로 명명됐다.
연구팀은 지상시설물 USN 패키지 외에도 △지하시설물도 실시간 관리하기 위한 지하시설물 탐지용 센서, 게이트웨이 장치, 관리 프로그램 등을 통합한 ‘지하시설물 센서 네트워크 패키지(USN Package)’ △지상 및 지하의 모든 도시시설물을 통합 관리하는 운영체제(플랫폼) 등도 개발 중이다.
이 도시 시설물 통합관리 운영체제가 완성되면, 관제센터는 USN용 센서가 보내주는 위치 정보를 기반으로 게이트웨이 장치를 통해 CCTV로 사고지점을 확인하고 즉각적인 후속 조치를 할 수 있게 된다.
연구진은 이 기술 개발을 통해 지상 및 지하의 모든 시설물을 유비쿼터스 기술로 실시간 관리해 사건·사고 예방은 물론 사건·사고 시 중앙관제센터를 통한 신속한 대처를 준비 중이다.
즉, 1994년 서울 아현동 도시가스 폭발사고, 2003년 2월 대구 지하철 참사, 숭례문 화재 등 대형 참사를 사후에 대처하기보다 사전 예방하거나 24시간 관리로 보다 신속한대처를 하여 인명 및 재산피해를 최소화하려는 것이다.
특히 지하시설물 센터 네트워크 기술이 완성되면 상·하수도, 가스, 통신, 전기, 송유관, 난방열관 등 7대 지하시설물의 위험요소를 관리하게 되어 대형 사고를 예방할 수 있다.
또한 기존에 지하 시설물 사건·사고 처리 때마다 도로굴착 등의 시설물 유지 관리비용을 50%이상 절감할 수 있게 된다.
현재 지상시설물 탐지 통신용 전파가 땅속에 들어가면 물, 흙, 금속 등에 방해를 받기 때문에 별도의 기술을 필요로 한다.
이에 연구팀은 땅속에서도 활용할 수 있는 자기장을 이용한 통신기술을 개발했다.
자기장 통신은 지하로 내려가도 영향을 받지 않는다.
연구팀은 지하 2m까지 자기장 통신을 통해 탐지 센터가 작동하는 것을 확인했다.
현재 주파수 범위로는 자기장 통신이 최대 지하 10m까지 도달하는 것을 연구팀은 확인했다.
그래서 2015년경까지 기술개발이 완성되면 땅속 직접 들여다보지 않고도 지하 시설물의 실시간 관리가 가능해질 전망이다.
이외에도 연구팀은 충청남도 연기군 세종시의 96번 국도 일부 구간의 가드레일에 자동차등의 사고 충격 감지를 위한 USN용 센서와 게이트웨이 장치 등의 패키지를 구축하여 기술검증 및 개선을 위한 현장 시험을 하고 있다.
똑똑한 도시를 준비하다
미국은 정보격차 해소를 위해 휴대폰 인터넷에 쓰이는 와이파이(Wi-Fi) 통신기술을 모든 시민에게 값싸고 편리하게 제공하여 사용자(시민)의 정보활용 기회를 확대하고 이를 위한 정보 인프라 구축 강화 및 정보 기반 산업 및 정보 관련 산업들을 촉진시킴으로써 상호 연계해 발전시키려는 노력을 하고 있다.
싱가포르도 무선통신망 확충 및 도시기능과 무선통신망의 통합을 목표로 각종 사업을 추진 중이다.
우리나라의 경우 USN(유비쿼터스 센터 네트워크) 관련 핵심 제품들은 외국에 의존하고 있다.
또 국내에서 사용 중인 지리정보 제공 시스템(GIS) 관련 제품들도 90%가 외국산이다.
그럼에도 다행인 점은 GIS 관련 국내 업체들이 보유하고 있는 IT기반 운영 시스템이 세계적 수준에 와 있다는 것이다.
따라서 이번 연구 개발된 센서, 게이트웨이 장치 등이 상용화되면 기존에 사용하던 외국 제품에 대한 수입대체 효과는 물론 수출까지 가능할 전망이다.
그밖에 농업, 광업, 어업, 상업, 건설 등 타 산업에 관련 시설물을 관리할 때에도 본 연구에서 개발한 기술들을 적용하면 시설물 관리 효율성이 크게 개선될 것으로 예상된다.
이와 함께 기존에 시설물 위치정보 및 이력정보 등 단순 정보만 관리하던 단계에서 벗어나 3차원으로 실시간 정보를 통합 관리함으로써 국가 및 지역단위의 도시 시설물의 관리체계 수립, 시설물의 안정성 확보 및 대국민 편의성 증진 등이 기대된다.
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