스마트시티는 도시화를 통해 발생하는 교통문제, 에너지부족, 환경오염 문제를 IoT, 빅데이터 분석, 통신기술을 활용해 해결하는 기술입니다. 이 문서에서는 스마트시티를 구성하는 주요 기술 및 플랫폼, 사례들을 살펴보겠습니다.
스마트시티 개념
스마트 시티는 ICT 기술을 이용해 미래형 친환경 도시로 교통, 환경, 주거, 시설 등 일상 도시 생활에서 발생하는 문제점들을 해결하고 ‘디지털 신도시’를 구축하는 사업입니다.
위의 그래프는 2021년 작성된 시장 규모 예측 자료입니다. 시장 규모는 21년 기준으로 실제 4,570억 달러(596조원)을 넘어서 2026년에는 8737억 달러(1139조원)까지 확대될 것으로 예상됩니다.
U-City 차이점
U-City는(유비쿼터스 City) 국토부를 중심으로 진행한 기반시설 및 통신망 위주의 사업으로, 도시의 기능이 유기적으로 통합되지 못했던 한계가 있었습니다.
| U-City | 스마트시티 |
| – 신도시 기반시설 사업로 통신망, 인프라의 공급에 집중하여 생산되는 데이터를 분석하고 활용하는 솔루션이 부족한 한계점을 가짐. – 국토부, LH 중심의 사업추진 | – 기반 인프라 외에 데이터를 기반으로 도시 문제의 해결 및 도시내 분야 간 데이터 공유 플랫폼 구축하여 정보의 생산 및 활용 극대화 하는 특징. – 정부, 지자체, 기업, 시민의 열린 거버넌스 |
Smart City는 이를 보완해 도시 내 분야 간 연계, 데이터 공유 플랫폼 구축 등을 통해 유기적 통합을 지향하는 플랫폼입니다
스마트시티 플랫폼
다음 그림은 개방형 스마트시티 플랫폼의 개념도를 설명합니다. 우선 좌측의 IoT 기반의 데이터 수집장치와 이를 유무선 통신망을 통해 대량의 데이터를 수집합니다. 그리고 이는 OpenAPI를 통해 외부의 빅데이터, 빌링, 모니터링 시스템 및 타 플랫폼 및 타 도시 간 데이터를 연계시킬 수 있습니다.
이렇게 생산된 데이터 및 분석결과는 우측의 도시 시민이나 1인 기업, 개발자들도 접근할 수 있도록 OpenAPI를 통해 공유하여 다양한 앱이나 도시생활 정보를 접근할 수 있도록 합니다.
위의 플랫폼의 그림을 통해 스마트시티가 추구하려는 개념과 목적을 한눈에 이해할 수 있을 것입니다. 다음의 주요 기술에 대해서 자세히 알아보겠습니다.
- IoT 장치를 통한 데이터의 취득(생산)
- 유무선 통신기술
- 빅데이터 분석기술
- 모니터링 시스템
- Open API 플랫폼
스마트시티 주요기술
IoT 데이터 센서
IoT 기술은 아래 그림과 같이 좌측의 다양한 신호(게이지, 소리, 온도) 들을 BLE, WIFI, LPWAN, 5G 등의 통신망을 통해 전송해주는 데이터 센서 Device 입니다.
이전 스마트빌딩 관련 글에서도 언급한 것처럼 LoRa 기술같은 무선통신기술을 통해 기존 보다 훨씬 저렴한 비용으로 IoT 디바이스를 제작할 수 있습니다.
유무선 통신기술
IoT 같은 초소형 장치는 stand-alone 방식으로 배터리 기반으로 동작할 수도 있습니다. 따라서 소형화, 저전력 통신 기술이 필요합니다. 대표적인 IoT 장치에서 사용하는 통신기술은 다음과 같습니다.
- BLE: 블루투스 4.0 저전력 기술 및 Beacon 기능을 통해 주기적으로 신호를 보내 통신하는 기술. 100kbps 저속이지만 50m 의 송수신 커버리지 가능
- Zigbee: 근거리 통신기술로서 10~20m의 소량의 정보를 최소 전력으로 통신하는 기술
- Z-Wave: 900MHz 주파수대를 사용하며 WIFI, BLE, Zigbee 보다 효율성이 좋고 전력소모도 적은 통신기술
- RFID: 태그의 소형화가 가능하며, 최근 고기능 Tag가 개발되어 응용분화가 넓어지고 있는 통신기술
- WIFI: 최근 version 6가 나오면서 다수의 Device를 혼잡한 네트워크 상황에서도 더욱 안정적으로 통신 가능한 범용 무선통신 기술
빅데이터 분석기술
IoT 센서를 통해 수집된 데이터는 실시간으로 유입되어 빅데이터라 불릴만한 사이즈의 데이터 셋을 가집니다. (수십 테라~ 페타 바이트) 이를 인 메모리 방식의 스파크 같은 실시간 분산데이터처리 기술을 통해 분석합니다.
최근 인공지능 분야와 융합되어 대량의 데이터를 입력받아 머신러닝(딥러닝)의 Training Data로 활용할 수 있습니다.
OpenAPI 기술
OpenAPI는 응용 프로그램을 개발하는데 필요한 인터페이스로 주로 HTTP 프로토콜을 이용해 제공합니다. 한 예로 정부에서 운영하는 공공 데이터 포털 사이트는 각 카테고리 별로 분류한 공공기관의 데이터를 OpenAPI로 접근 가능하며 누구나 이용할 수 있습니다.
구축사례
국토교통부에서 운영중인 Smart City Korea 홈페이지에 가면 많은 시범 프로젝트들을 확인 하실 수 있습니다. 스마트시티 사업은 과거 U-City 와 같이 신도시 중심의 인프라 사업이 아닌 정부와 기업, 시민이 함께 발전해 나가는 프로젝트로 구축해 나가고 있습니다.
- 세종 5-1 생활권 사업
- 부산 에코델타 스마트시티 사업
이상으로 스마트시티 개념과 주요기술 등에 대해서 알아보았습니다.