스마트시티

스마트시티(smartcity)

스마트시티(smartcity)는 정보통신기술(ICT)을 이용해 도시 생활 속에서 유발되는 교통·환경·주거 문제의 비효율 등을 해결하여 시민들이 편리하고 쾌적한 삶을 누릴 수 있도록 하며, 텔레커뮤니케이션(tele-communication)을 위한 기반시설이 도시 구석구석까지 연결되어 있는 도시 즉, '똑똑한 도시'를 뜻한다. 지능도시 또는 지능형 도시라고도 한다.

개요

많은 사물들이 인터넷으로 연결되고 있다. 사물과 몸이 네트워크로 연결되면서 새로운 가치를 창출해 냈다. 그 결과 집과 개인이 오투오(O2O)로 연결되면서 스마트홈으로 변하게 되었다. 더 나아가 교통, 에너지, 보건과 같은 국가 시스템이 국민들과 연결되고 도시 전체에 온라인 기술이 적용되면서 모든 기반 시설들이 스마트시티로 진화하게 되었다.스마트 시티는 텔레커뮤니케이션(tele-communication)을 위한 기반시설이 인간의 신경망처럼 도시 구석구석까지 연결되어 있는 도시를 말한다. 스마트 시티에서는 사무실에 나가지 않고도 집에서 모든 업무를 처리할 수 있는 텔레워킹(teleworking)이 일반화될 것이다. 스마트 시티와 비슷한 개념으로는 공학기술이 고도로 발달한 도시를 나타내는 테크노피아, 네티즌이 중심이 되는 도시를 나타내는 사이버 시티, 거대도시의 새로운 형태를 의미하는 월드 시티 등이 있다. 스마트시티의 목표로는 서비스의 효율성, 지속 가능성, 이동성, 안전 및 보안, 경제성장, 도시 평판 향상이다. 미래학자들이 예측한 21세기의 새로운 도시 유형으로서 컴퓨터 기술의 발달로 도시 구성원들간 네트워크가 완벽하게 갖춰져 있고 교통망이 거미줄처럼 효율적으로 짜여진 것이 특징이다.

발전과정

스마트시티는 90년대 중반, 미국에서 '디지털시티'라는 개념이 등장하면서 지난 20년간 3단계의 진화과정을 거치며 발전하였다.

태동기(1996년 ~ 2002년)

• 90년대 중반 디지털시티 확산을 계기로 태동(93년 암스테르담 디지털시티, 96년 헬싱키 Arena 2000, 98년 쿄토 등)
• 실제 스마트시티는 도시 혁신을 주도한 에코 시티(Eco-city, 친환경 도시(Sustainable city)등 도시 지속 성장 프로젝트가 해당된다.

성장기(2003년 ~ 2011년)

• 한국 유시티(U-city)를 기점으로 기술주도형 스마트시티 태동
• 2008년,IBM의 Smarter Planet을 계기로 시스코 등 글로벌 기업이 스마트시티에 참여
• 유럽과 미국에서는 오픈 이노베이션과 연계되면서 Living Lab으로 발전

확산·고도기(2012년 ~ 현재)

• 2012년, 중국의 스마트시티 공식화와 구글의 딥러닝 기술발전으로 급속히 세계적으로 확산
• 2015년, 인도 모디총리가 스마트시티 구축전략을 발표하면서 개도국까지 확대
• 2016년, 한국 K-Smart City 특화형 실증단지 및 '2018년 세종시, 부산시에 시범단지 조성
• 2018년, 한국 '스마트도시 조성 및 산업진흥에 관한 법률' 제정

기술

핵심기술

스마트시티의 핵심기술 4가지를 ICBM이라고 한다.

• 사물인터넷(IoT)

세상에 존재하는 유무형의 객체들이 다양한 방식으로 서로 연결되어 개별 객체들이 제공하지 못했던 새로운 서비스를 제공하는 것을 말한다. 사물인터넷은 인터넷으로 연결된 사물들이 서로 데이터를 주고받아 스스로 분석하고 학습한 정보를 사용자에게 제공하거나 사용자가 이를 원격 조정할 수 있는 인공지능 기술에 기반하고 있다. 사물인터넷에 연결되는 사물들은 자신을 구별할 수 있는 유일한 아이피(IP)를 가지고 인터넷으로 연결되어야 하며, 외부 환경으로부터 데이터 취득을 위해 센서를 내장할 수 있다. 모든 사물이 해킹의 대상이 될 수 있어 사물인터넷의 발달과 보안의 발달은 함께 갈 수밖에 없는 구조이다. 시스코 시스템즈의 조사에 따르면 2013년부터 2022년까지 10년간 사물인터넷이 14조 4천억 달러의 경제적 가치가 있을 것이라고 예상한다.

• 클라우드(Cloud)

클라우드(cloud) 또는 클라우드 서비스(cloud service)란 데이터, 소프트웨어 및 다양한 컴퓨터 자원 등을 기존의 사용자가 소유하고 있는 PC나 스마트폰 같은 하드웨어에 두지 않고, 이것 중 필요한 것들만 인터넷을 통해 접근할 수 있도록 하는 것을 말한다. 클라우드에 저장한 자료는 사용자가 인터넷을 이용하여 간단히 공유, 조작할 수 있다. 영어로 cloud는 말 그대로 '구름'을 뜻하는데, 세세한 부분이 관찰되지 않는 외부 인터넷 접속 영역의 시스템 아키텍처로 구름 모양을 이용한 데에서 유래하였다. 사용자는 이 구름 속 시스템의 내부적인 구조를 알지 못하더라도 서비스 업체에서 제공하는 다양한 컴퓨팅 자원에 접근할 수 있다. 이를 클라우드 컴퓨팅(cloud computing)이라고도 한다.

• 빅데이터(Big data)

빅데이터는 기존 데이터에 비해 양이 너무 방대해, 이전의 분석 방법이나 도구로 수집, 저장, 검색, 분석, 시각화하기 어려운 정형 또는 비정형 데이터를 의미한다. 기존의 데이터는 일정한 형식에 맞게 정리하여 체계적으로 관리할 수 있었으나, 소셜 네트워크 서비스(SNS), 자율 주행 자동차, 기타 각종 기계장치 등에서 생성된 방대한 양의 비정형 데이터는 새로운 접근방법을 필요로 하게 되었다. 빅데이터 기술은 빅데이터로부터 의미 있는 자료를 추출하고 결과를 분석하는 기술이다. 빅데이터는 기존의 오라클(Oracle) 등 관계형 데이터베이스 관리 시스템(RDBMS)으로는 분석이 어려워, 하둡(Hadoop)이나 노에스큐엘(NoSQL) 계열의 몽고디비(MongoDB), 에이치베이스(HBase), 카산드라(Cassandra) 등을 사용하여 분석한다. 빅데이터 분석 솔루션에는 스플렁크(Splunk) 등이 있다. 빅데이터는 과거에 비해 데이터의 양이 폭발적으로 증가했다는 점과 함께 종류도 다양해져서 사람들의 위치정보와 행동뿐만 아니라 SNS를 통해 개인의 의견까지 분석하고 예측할 수 있다. 빅데이터는 규모가 방대한 만큼, 정치, 경제, 사회, 문화, 과학기술 등 많은 영역에서 인류와 사회에게 필요한 정보를 제공할 수 있는 가능성을 보여주고 있으며 그 중요성이 부각되고 있다. 세계경제포럼은 2012년 떠오르는 10대 기술 가운데 그 첫 번째를 빅데이터로 선정했으며, 대한민국 지식경제부 R&D 전략기획단은 IT 10대 핵심기술 가운데 하나로 빅데이터를 선정하는 등빅데이터 기술에 전 세계가 주목하고 있다.

• 모바일(Mobile)

"움직일 수 있는"이라는 뜻의 형용사로, 이동성을 가진 대상을 말한다. 정보통신에서의 모바일은 스마트폰(smartphone)과 태블릿(tablet)PC 등과 같이 이동 중 사용이 가능한 컴퓨터 환경을 뜻한다. 일반적으로는 사람이 휴대하면서 사용할 수 있는 소형화 된 전자 기기, 즉 모바일 기기 혹은 단말을 나타낸다. 이러한 모바일 기기는 손으로 들고 다니므로 가볍고 작은 것이 특징이다. 무선 인터넷이나 멀티미디어 이용을 주 목적으로 하는 모바일 인터넷 기기(MID, mobile internet device)나 모바일 웹 사용에 초점을 둔 태블릿 컴퓨터, 휴대용 게임 기기, 스마트 워치(smartwatch)와 같은 웨이러블(wearable) 컴퓨터와 같은 다양한 모바일 기기들이 연구 및 개발되어 왔다. 기술 개발 초기에는 입력장치와 디스플레이 기능이 떨어지는 점과 확장성이 부족하고, 전력 공급이 원활하지 않다는 약점이 있었으나, 저장 및 배터리 기술, 휘어지거나 투명한 플렉서블(flexible) 디스플레이 기술이나 웨이러블(wearable) 컴퓨팅 기술의 발달로 이러한 한계를 극복해나가고 있다.

요소기술

U-City에서는 ICT 기반 인프라 구축 중심으로 정보수집기술, 정보가공기술 및 정보 활용기술로 분류하였지만, 여기서는 스마트시티에서 중점을 두고 있는 서비스 중심으로 스마트기술 및 인프라, 통합 플랫폿, 서비스 솔루션기술로 분류한다.

스마트기술·인프라

• 스마트 기반시설: 스마트그리드, 스마트워터그리드
• 통신인프라: 통신네트워크, 사물인터넷
• 공간정보: 공간정보기술
• 스마트기술: 인공지능, 드론

통합 플랫폼 기술

• 통합플랫폼: 클라우드컴퓨팅 및 플랫폼, Big data/Data science

서비스 솔루션

• 스마트에너지: 도시 에너지 효율 향상을 위해 데이터 정보를 활용하고 다양한 자원을 발굴하여 그리드로 연결하고 관리하는 기술
• 스마트환경: 수자원, 폐기물, 미세먼지 등 다양한 환경문제를 해결하고 스마트시티에 적용 가능한 응용기술
• 스마트빌딩: 빌딩 내 에너지 관리 설비의 다양한 정보를 실시간 수집 및 분석하여 에너지 사용 효율을 개선하는 시스템 기술
• 스마트교통:도시 교통혼잡 문제 해결, 안정성, 시민 이용편의성 향샹을 위한 도시내 다양한 교통정보의 유기적으로 연계 및 통합하는 기술
• 스마트안전: 인간의 시각 메커니즘을 카메라와 컴퓨터로 구현하여 영상으로부터 물체를 정확하게 검출, 추적 그리고 분류하고 상황을 인식하는 기술
• 스마트헬스케어: 스마트 헬스케어(디지털 헬스케어)는 개인의 건강과 의료에 관한 정보, 기기, 시스템, 플랫폼을 다루는 산업분야로서 건강관련서비스와 의료 IT가 융합된 종합의료서비스이다. 그리고 개인맞춤형 건강관리서비스를 제공, 개인이 소유한 휴대형, 착용형 기기나 클라우드 병원정보시스템 등에서 확보된 생활습관, 신체검진, 의료이용정보, 인공지능, 가상현실, 유전체정보 등의 분석을 바탕으로 제공되는 개인중심의 건강관리 생태계이다. 미래 헬스케어의 핵심기술로는 빅데이터, 인공지능, 가상현실, 정밀의료, 유전체분석, 재생의료 등이 거론되고 있다. 아직까지는 다양한 분야에서 기존의 규제, 기술 문제로 인해 활용이 더디지만, 가까운 미래에는 규제가 개선되고 기술이 보다 발전함으로써 앞에서 언급한 예측의학, 맞춤의학이 의료의 핵심영역으로 자리잡게 될 것으로 보인다.

국내 사례

스마트시티 글로벌 시장은 2025년까지 약 2조달러 규모로 성장할 것으로 전망되며, 국내의 경우 2021년까지 151조원 규모로 꾸준한 성장이 예상된다. 또한, 정부 주도의 국토개발 정책을 통해 대규모 신도시 개발 경험을 보유하고 있다. 2003년 이후 'U-City' 개발사업을 통해 ICT 기술을 도시개발에 활용하기 시작해 최근에는 4차 산업혁명 기술로 해결하는 스마트시티 개념이 등장했다.

K-Smart City 실증단지 조성계획

세종(도시 토탈 솔루션)

• 공공자전거, BRT 우선신호
• 스마트 주차 정보시스템
• 3D 지하매설물 공간정보, 스마트 가로등
• 스마트그리드(한전), 스마트워터그리드(수공)

동탄2구역(에너지/경제/일자리)

• 마이크로그리드(MG), 제로에너지 빌딩
• 스마트시티 R&D 단지 도입

판교(상업/문화/관광)

• 증강현실(AR), 공공Wi-Fi 도입
• 스마트 파킹, 스마트 가로등, BEMS, BIPV 등

평택고덕(안전/교통/범죄)

• 스마트 속도감지(DFS), 스마트 가로등/횡단보도
• 스마트 단속카메라, 스마트 교차로

2019년 대한민국의 스마트시티

2019년 9월 3일 국토교통부에서 부산과 세종을 대상으로 '스마트시티 국가 시범도시'라는 이름의 시범사업 시행 계획을 밝혔다. 규제샌드박스의 형태로 진행될 예정이다.

세종

• 헬스케어

1. 3D 카메라 센서를 활용한 모션 훈련 프로그램을 통해 원격 스마트 재활치료 지원
2. 시민의 건강상태를 상시 수집하고 진료 시 이를 활용한 맞춤형 스마트 헬스케어 서비스 모델 개발

부산

• 로봇 활용 생활 혁신

1. 바이오센서 및 인공지능 대화 기능을 탑재한 의료보조 로봇 개발
2. 웨어러블 로봇기술 기반 스마트헬스케어 솔루션을 통한 건강관리 및 삶의 질 향상을 통한 고령사회의 예상문제 해소
3. AI 기반 병원용 자율주행 및 다기능 신체약자 이송로봇 규제샌드박스 실증사업

• 스마트 헬스케어

1. 혈관측정 인공카메라 및 스크리닝 솔루션을 활용한 혈관질환예측 시스템 개발
2. 인공지능 기반 개인맞춤형 헬스케어 서비스 모델의 설계
3. 데이터 기반 시니어 개인맞춤형 스마트헬스케어 플랫폼 구축
4. AI 기반 개인 맞춤형 스마트 헬스케어 서비스 (Home & Hospital 연계)

해외 사례

대한민국 뿐만 아니라 이미 세계 곳곳에서 스마트시티는 현재 진행형이다.

미국

미국은 2015년에 교통혼잡 해소, 범죄예방, 경제촉진, 공공서비스 등과 관련한 지역문제 해결을 위해 1.6달러를 투자하는 Smart Class Iniative를 발표했다. 또한, 2016년 12월 미국교통부에서 콜럼버스시를 Smart City Challenge로 선정했다.

유럽연합

유럽연합(EU)는 Horizon2020 계획에서 디지털아젠다로 스마트시티를 명시했으며, 2013년에는 스마트시티 및 커뮤니티 혁신 파트너십 전략 실행계획을 발표했는데 이때 유럽진행위원회(EC)가 에너지와 교통문제 해결에 중점을 두고 정책을 총괄한다고 했다.

영국

영국 런던의 경우 고질적인 도심 주차문제를 해결하기 위해 물리적인 주차장 확층이 아닌 스마트 파킹(Smart Parking) 서비스를 활용하고 있다. 단순 주차장 위치를 안내하는 것이 아닌 운전자가 적절한 주차 공간을 가장 신속하게 찾을 수 있도록 해주는 실시간 주차 서비스이다. 이렇게 스마트 파킹은 물리적 자원(주차 공간)에 IT기술을 접목하여, 자원 활용을 최적화하여 도시 문제를 해결하고자 했다. 2012년부터는 스마트시티 세계 시장점유율 10%를 목표로 'Open Data, Future Cites Demonstrator'이라는 이름으로 정책을 추진했으며 스마트시티 관련 ICT 기술표준화에 집중 투자했다.

스페인

도시 전반의 활력을 제고하기 위하여 시가 수집한 각 종 도시 데이터를 개방하여 민간의 창조적 서비스 개발을 유도하고자 스마트시티 사업을 추진했다. 이를 위해 'Barcelona Digital City 2017~2020 Plan'을 마련하여 플랫폼 등 데이터 공유 인프라를 구축하고 있다. 특히 ICT기업 클러스터로 '22@Barcelona'를 조성하여 24개의 스마트 솔루션을 도시 곳곳에 구현하고 있다.

덴마크

코펜하겐은 도시 전체를 실험실로 사용하는 '도시 리빙 랩'(Urban Living Lab)의 컵셉으로 데이터 수집에 대한 실험을 진행중이며, 정부가 직접 '코펜하겐 솔루션 랩'을 운영하면서, 에너지와 관련하여 에너지 블록(Energy Block)을 설정하고, 에너지 랩을 중심으로 스마트 에너지 솔루션을 진행중이다.

일본

2014년 제4차 에너지 기본계획을 발표하면서 에너지 이용 효율화와 고룡자 돌봄 등 생활지원 시스템을 포함한 스마트시티 구축 계획을 발표했다. 후쿠시마 원전사고 이후 에너지와 환경분야에 중점을 두고 요코하마, 교토, 도요타, 기타쿠슈 4개의 도시에 집중 투자하기로 했으며, 2018년 미래투자전략 을 발표했다. 교통 및 안전을 위한 스마트시티 실현을 목표로 2020년까지 사물인터넷 기술을 활용한 안전·방재 시스템구축 시스템을 100개의 지방자치단체에 도입하였다. 대표적으로 후지사와 도시 내 기존 공장 부지를 재개발하여 에너지 중심의 스마트시티를 조성했는데 실제 가정용 에너지 관리시스템(HEMS·Home Energy Management System), 태양광 발전 시스템, 전기차/전기자전거 공유 서비스 등을 구현하였다.

중국

중국이 세계 최고 수준으로 급부상하고 있는데 스마트시티 또한 대단하다. 2012년 12월 5개년 계획에 따라 국가 스마트시티 시행지역을 공고 했고 2015년까지 320개의 스마트시티, 2016년 발표한 13차 5개년 계획에선 2020년까지 552개의 스마트시티를 구축을 목표로 투자를 진행하고 있다. 알리바바가 주도하는 항저우의 시티브레인(도시대뇌)프로젝트는 클라우드 컴퓨팅을 비롯한 정보통신기술(ICT)을 활용한 미래형 첨단도시 건설을 목표로 한다.'또한 항저우는 스마트 교통, 온라인 법원 시스템, 알리페이를 이용한 모바일 결제와 같은 시스템 등을 구축해 스마트 시티를 구현하고 있다.

문제점 및 개선방향

문제점

대한민국은 2000년대 우수한 정보통신기술과 신도시를 접목한 U-City 사업을 통해 스마트시티 선도국으로 각광받았으나, 그 이후 발전이 되지 않고 정체되어 다른 국가들을 추격하는 상황이 되었다.

• 첫째, 국내 U-City 사업은 개별 부처 중심으로 추진 되어 상호 연계가 미흡하다.
• 둘째, 지자체의 U-City 사업 운영 과정에서 각 지자체 상황에 맞는 서비스 제공이 부족하였다.
• 셋째, 스마트시티가 신도시 중심으로 구축되어 기성시가지의 도시재생이나 중·소규모 단지형 사업 모델이 상대적으로 부족하였다.

개선방향

해외 스마트시티 서비스의 성공사례 그리고 국내외 정책 동향 등을 감안하여 국내기업이 스마트시티사업의 성공적인 추진을 위해 다음과 같이 개선해야한다.

• 첫째, 도시에는 많은 데이터가 발생하고 있으므로 이러한 데이터들을 수집하고 분석하여 새로운 비즈니스 모델을 발굴하는 데이터 기반의 미래전략 수립이 필요하다.
• 둘째, 정부의 정책은 더 나은 도시와 지역을 위해 정부나 지방자치단체 중심의 정책 마련 대신 시민이 주도적으로 창의적인 아이디어를 제시할 수 있는 환경을 제시한다.
• 셋재, 스마트시티의 중장기적인 로드맵 설정 뿐 아니라 해외 시장을 선도할 수 있는 경쟁력 확보를 위해 정부와 기업이 함게 참여하는 범정부차원의 노력이 필요하다.
• 넷째, 세계 각국의 비교우위에 있는 기술력을 내재화하여 스마트시티 기술 수준을 극대화 할 수 있는 방안 수립을 위한 노력을 해야한다.

스마트시티 미래전망

스마트시티는 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷, 5G, 클라우드 등 미래 신기술이 현실에 적용되는 미래산업의 궁극적인 지향점으로 4차 산업혁명의 승부처가 될 전망이다. 세계 각국은 4차 산업혁명을 통해 새로운 성장동력을 확보하기 위해서 스마트시티 투자를 점차 확대하고 있으며, 새로운 시장의 창출과 선점을 위해 노력할 것으로 예상된다. 우리나라는 과거 대규모 신도시 개발사업과 U-city 사업을 통해 쌓아온 개발 경험을 ICT 기술과 접목시킬 경우 스마트 시티 분야에서 글로벌 경쟁력을 확보할 것으로 예상된다. 그러나 스마트시티의 핵심기술인 플랫폼 기술은 글로벌 ICT 기업들이 기술을 선도하고 있으며 국내 기업들은 후발주자로 플랫폼 기술개발사례는 많지 않지만, 기존의 네트워크, 사물인터넷 기술을 활용한 스마트빌딩, 스마트교통 등 디바이스 분야에서는 경쟁력을 갖출 것으로 예상된다.

참고자료

• 〈스마트시티〉,《네이버 지식백과》
• 〈스마트도시〉,《네이버 지식백과》
• 〈O2O〉,《네이버 지식백과》
• 한상목 ,〈4차 산업혁명의 종합 플랫폼, 스마트시티〉, 2018-11-19
• LeeArchitecture,〈세계에 주목받는 스마트시티의 정의 및 비전〉,《네이버 블로그》, 2018-03-21
• 김진구 기자,〈또 원격의료?…국토부, 부산·세종서 시범사업 추진〉,《Daliypharm》, 2019-09-03
• 정창신 기자,〈세종·부산 스마트시티, 로봇‧헬스케어 등 혁신 시동〉,《서울경제TV》, 2019-09-03
• 인터비즈,〈세계 곳곳서 태어나는 스마트시티...〉,《네이버 블로그》, 2018-03-06
• 0199캠퍼스,〈스마트 시티 항저우와 시티브레인(도시대뇌)〉,《네이버 블로그》, 2018-08-06
• 조영태 외 4인 ,〈LH 스마트시티 미래비전 및 추진전략〉, 2018년

같이 보기

• 사물인터넷

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