도시 변화 감지

사물 인터넷(IoT)은 도시에 혁신을 일으키고 있습니다.

핵심 포인트

  • 런던과 더블린은 더욱 살기 좋은 도시를 만들고 미래를 위한 준비를 더욱 철저히 하기 위한 노력의 일환으로 네트워크로 연결된 센서를 배포하고 있습니다

  • 이 두 도시는 IoT 시스템을 도시 전역에 효율적으로 배포하는 방법을 실험하고 있는 최초의 도시에 속합니다

  • 스마트 시티 프로젝트는 센서 애플리케이션, IoT의 효과 등을 이해하기 위한 길을 열어 가고 있습니다

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1주일에 4번씩 Duncan Wilson은 자신이 소유한 흰색 Ducati 899 모터사이클을 타고 교통 체증이 심한 런던 거리를 13km 정도 달려서 임페리얼 칼리지에 있는 사무실로 출근합니다. 그가 하이드 공원을 지날 때 빅토리아 게이트 바로 옆에 있는 캐비넷에 설치된 센서가 질소산화물, 황산화물 및 부유성 고형물의 수준을 감지합니다. 이 센서는 가장 오염이 심한 지역 또는 위험 지대를 파악하고 효과적인 스모그 대응책을 마련하기 위해 최근에 런던 전역에 배포된 80 여개의 장치 중 하나입니다.

런던 감지(Sensing London)라는 프로젝트를 이끌고 있는 인텔의 리서치 디렉터인 Wilson은 "위험 지대는 주요 교차로와 교통 밀집 지역에 주로 몰려 있습니다. 우리는 녹지 공간 보존 사례를 생성하기 위해 공원을 모니터링하는 중입니다."라고 말합니다.

지속 가능한 커넥티드 도시를 위한 인텔 협업 연구소, 임페리얼 칼리지, 유니버시티 칼리지, 미래 도시 캐터펄트, 런던 시의회 구성원과의 협업을 통해 진행되는 런던 감지 프로젝트는 사물 인터넷을 사용하여 기후 변화와 리소스 증가 등의 문제를 다루는 전 세계적 노력의 대표적 예입니다. 이 프로젝트는 시민들의 자발적 노력부터 정부, 기업, 교육 기관 및 시민 단체 간의 대형 사업까지 광범위하게 펼쳐집니다.

바르셀로나에서는 쓰레기통이 가득 차면 내장 센서가 쓰레기 수거 서비스 업체에 정보를 알려줍니다. 샌디에고 항구에서 엔지니어들은 HVAC 시스템에 센서를 장착하여 에너지 사용을 줄이고 엄격한 주 규정을 준수할 수 있도록 지원합니다.

스마트 시티 프로젝트의 공통적인 맥락은 데이터와 데이터에서 얻는 인사이트를 통해 더 나은 아이디어, 의사 결정 및 결과를 이끌어 낼 수 있다는 점입니다.

한 달 안에 프로그램이 마련되었습니다.

Duncan Wilson, 인텔 연구 부장

런던 공기

1,570km² 면적의 런던에는 약 2,500만 대에 달하는 자동차와 트럭이 거리를 메우고 있습니다. 이런 차량 중 30% 이상이 디젤을 연료로 사용하기 때문에 무연 가솔린 차량보다 훨씬 많은 이산화질소와 부유성 고형물이 배출됩니다. 런던의 오염 물질은 2010년 런던에서 발생한 9,500건의 조기 사망과 직접적 관련이 있으며 최근에는 일부 오염 물질 수치가 베이징을 능가한 것으로 측정되었습니다.

런던 전역의 공기를 모니터링하는 것은 당분간 불가능합니다. 따라서 런던 감지 프로젝트에서는 하이드 파크 이외에 3곳의 전략적 요충지(배가 통과할 수 있도록 다리를 올리기 때문에 하루에 3번씩 몇 분 동안 차들이 멈춰 있어야 하는 타워 브리지, 연구원들이 질소산화물 흡착 페인트를 연구 중인 엘리펀트 앤 캐슬, 차량 통행이 많은 오래된 2개 고속도로 사이에 위치한 엔필드의 북쪽 자치구)에 초점을 맞추기로 결정했습니다.

엔필드 지역의 경우 한 달 안에 프로그램 설정이 끝났습니다. 설치된 센서를 통해 현장 SoC(System-on-a-Chip) 게이트웨이에서 실시간으로 처리하는 데이터를 포집합니다. 그런 다음 게이트웨이에서 데이터를 클라우드로 전송합니다. 이 구조에서는 수집된 수치를 의미 있고 실행 가능한 정보로 변환하는 애플리케이션을 위해 유연하고 확장 가능한 프로세싱 인프라가 제공됩니다.

그렇지만 문제가 없는 것은 아닙니다. 센서의 위치뿐만 아니라 센서 포장, 온도, 습도 및 바람 등으로 인해 부정확한 데이터가 생성될 수 있기 때문입니다.

이를 보완하기 위해 ICRI 팀은 런던의 고성능 대기 오염 관측소를 통해 센서를 보정했습니다. 게이트웨이에 추가된 알고리즘을 활용해 수치를 조정할 수 있었습니다.

“우리는 전기화학 센서 자체의 성능에 대해 많은 것을 알 수 있었고, 데이터 처리에 사용되는 알고리즘도 계속 업데이트했습니다."라고 Wilson은 말하면서 “데이터를 클라우드로 직접 전송하기 위해 IoT 접근 방식을 사용하는 동안 변환된 데이터를 클라우드로 전송하는 에지 기반 처리(at-the-edge processing)도 검토 중입니다."라고 덧붙입니다.

포집된 데이터에서 소음을 제거하는 작업의 이점은 클라우드가 의미 없는 데이터로 채워지지 않는다는 것이라고 Wilson은 말합니다. 데이터는 게이트웨이 프로세서를 떠나기 전에 필터링됩니다.

더블린 홍수

런던에서 북서쪽으로 483km 떨어져 있는 더블린에서 인텔은 작년 4월 도시 전역에 게이트웨이 네트워크를 구축하고 업계, 학계, 정부 등과 유사한 IoT 협업을 진행하는 계약을 더블린 시의회와 체결했습니다.

더블린 시의회 스마트 시티 담당자인 Jamie Cudden은 "우리는 초기에 검토 우선 순위가 높은 영역이 무엇인지를 파악하기 위해 운영 인력들과 많은 시간을 가졌습니다. 결국에는 홍수 문제라는 결론을 내렸습니다."라고 회상합니다.

따뜻한 북대서양 기류로 인해 아일랜드는 항상 온화한 기후를 유지합니다. 빅토리아 시대의 한 시인은 이 곳의 비를 일컬어 ‘아일랜드의 친절한 마음처럼 따스하고 아일랜드인 미소처럼 온화하다'라고 표현했습니다.

기후 변화로 인해 현재의 아일랜드 대기는 1890년에 비해 약 4퍼센트 더 많은 습기를 머금게 되었습니다. 이것이 바로 동아일랜드 전역에 큰 피해를 입힌 “폭우”의 원인이었죠.

인텔의 인류학자로, 더블린 IoT 시연을 책임진 David Prendergast 박사는 "비로 인한 홍수는 거리를 강으로 만들 수 있습니다. 또한 하천 범람, 배수 시스템 장애 및 지하층 침수의 원인일 수도 있습니다."라고 말합니다.

영국의 화재 및 재난 관리 국가 위원회(Directorate for Fire and Emergency Management)에 따르면 2012년 12월에서 2013년 1월 사이에만 홍수로 인해 더블린에 발생한 피해액이 6,100만 유로(8,500만 달러)에 달했다고 합니다.

더블린은 스마트 시티 프로그램을 통해 위기에 대응할 수 있도록 노력하고 있습니다.

Cudden은 “우리는 강수 및 하천 수위 모니터링 센서에 대한 새로운 솔루션을 발견하고 시험하며 혁신하는 데 매우 적극적인 [도시] 엔지니어들이 많다는 사실을 알아냈습니다. 하지만 이러한 노력은 개별적으로 진행되어 그 효용성이 떨어졌습니다. 하천 관리 담당자와 배수 관리 담당자가 따로 있기 때문입니다."라고 설명합니다.

앞으로 몇 년에 걸쳐 인텔은 가능한 많은 수의 센서를 이용해 강수, 하천 및 배수 데이터를 수집하는 IoT 시스템을 구축하여 더블린을 지원할 것입니다.

Prendergast 박사는 인텔이 도시 전역의 전략적 요충지에 강수 계측기와 기상 관측소뿐만 아니라 하천 모니터링 부표와 저전력 초음파 수위 센서 등의 실험 센서를 배포하여 조수 급증을 측정하거나 폭우에 민감한 강과 하천에 대한 실시간 정보를 제공할 수 있을 것이라고 말합니다.

엔지니어부터 데이터 관리자까지 다양한 전문가들이 감지 장비를 구축하고 수집된 데이터를 가공하며 궁극적으로는 홍수 모니터링 계획을 개발하고 구현하기 위해 지역 대학교는 물론이고 많은 기업들과 파트너 관계를 맺고 있습니다.

거대한 폭풍이 몰려오기 전에 작업자들이 하수 시설을 정비하고 자동차를 이동시키며 지하층 거주민들을 대피시키는 조치를 취할 수 있도록 만들어 주는 센서 기반 시스템을 구상 중인 Cudden은 “이런 모든 데이터는 효과적으로 처리할 수 없다면 아무런 쓸모가 없습니다."라고 강조합니다.

스마트 시티의 미래

런던과 더블린의 대규모 계획으로 IoT 인프라 구축에 속도가 붙고 있는 반면 뉴욕 대학교의 운송 정책 및 관리 담당 루딘 센터(Rudin Center for Transportation Policy and Management)에서 수석 연구원으로 활동 중인 Anthony Townsend는 하향식 진보는 시작에 불과하다는 견해를 피력합니다.

그는 궁극적으로는 시민 주도의 프로젝트를 지원하는 도시 인프라를 내다보고 있습니다. “저는 주머니 속에도 있고, 벽에도 달려 있는 이런 소형 스마트 장치를 통해 새롭게 재탄생한 정부 기관, 교육 및 아동 복지 서비스에 액세스할 수 있는 세상을 상상하고 있습니다."라고 Townsend는 말합니다.

안 될 이유가 있을까요? 스마트폰의 유비쿼터스 기능이 강화됨에 따라 에지 처리 능력은 이제 사람들의 손으로 넘어갔습니다.

Townsend는 "모든 것이 갈수록 복잡해지고 있으며 이런 현상은 매우 긍정적입니다. 세상을 간편하게 만드는 것 이상의 혜택이 우리를 기다리고 있으니까요. 소셜 미디어가 더욱 확대되면 더욱 재미 있어지지 않을까요?"라는 질문을 던지며 끝을 맺습니다.