01. 스마트시티(Smart city) feat. U-City

 

본 글은 '스마트시티'에 대한 기본적인 내용이며, 국내 스마트시티 사례(+국가시범도시, 혁신성장동력 R&D, 스마트시티 챌린지)와 국외 스마트시티 사례(국가별, 도시별 사례)는 아래에 링크로 확인하시면 됩니다.

 

02. 국내 스마트시티 사례 :: 라쿤의 ICT 이야기 (tistory.com)

02. 국내 스마트시티 사례

03. 국외 스마트시티 사례 :: 라쿤의 ICT 이야기 (tistory.com)

03. 국외 스마트시티 사례

 

 

1. 스마트시티

스마트시티란 여러 정의를 살펴보면 공통적으로 시민의 삶의 질 향상과 도시의 지속 운영 등이 핵심개념인 것을 알 수 있습니다. 기술적으로 사용자가 도시 생활에 필요한 교통, 환경, 보안, 행정 등의 다양한 공공적 서비스들이 구현 및 제공되고 있고 이를 위해 유무선 통신망과 통합관제센터가 인프라의 성격으로 운영되고 있는 도시입니다.

 

스마트시티에 대한 정의는 다양한데 ITU(International Telecommunication Union)에서는 스마트시티를 삶의 질, 도시 운영과 서비스의 효과성, 경쟁력 강화를 위해 ICT 등을 활용하는 혁신적인 도시라고 정의하고 있습니다.

 

European Commission에서는 디지털 기술을 활용하여 시민을 위해 더 나은 공공 서비스를 제공하고, 자원을 효율적으로 사용하며, 환경에 미치는 영향을 감소시켜 궁극적으로 시민의 삶의 질을 개선하고 도시 지속 가능성을 높이는 도시라고 정의하고 있습니다.

 

우리나라 스마트시티법에서는 건설, 정보통신기술을 융·복합하여 건설된 도시기반시설을 바탕으로 다양한 도시 서비스를 제공하는 지속 가능한 도시로 정의하고 있습니다.

 

 

2. 스마트시티의 등장 배경

스마트시티는 과거 한국에서 탄생한 U-City의 태생적인 한계를 넘어 새롭게 재정의된 ICT를 활용하여 도시 문제를 해결하고자 하는 기술 트렌드이자 도시 건설 및 운영단계에 시민들의 참여를 독려하는 사회적 패러다임으로 진화하고 있습니다.

 

이러한 스마트시티는 정보통신기술을 활용한 각종 도시문제의 해결사로서의 능력은 기본이고 4차 산업혁명이라는 기술적인 큰 변화 속에서 AI, 블록체인, 클라우드, 빅데이터 및 IoT 등의 기술이 집약되고 실증되는 효과적인 테스트베드로서의 역할에 대한 기대가 증가하고 있습니다.

 

우리나라를 비롯한 전 세계적으로 스마트시티가 주목받는 근본 이유는 도시문제 해결에 대한 청사진을 제시하고 문제를 해결할 수 있는 능력 때문이라고 할 수 있습니다. 전 세계의 도시들은 도시화(Urbanization)로 인해 환경, 교통, 에너지, 안전 등의 영역에서 이미 몸살을 앓고 있음에도 도시화는 이미 막을 수 없는 흐름이 되어가고 있습니다.

 

UN 보고서에 따르면 2050년경에는 전 세계 인구의 70%가 도시에 모여 살 것이라고 하며 도쿄(Tokyo)와 같은 인구 1,000만 명이 넘는 거대한 도시를 일컫는 메가시티(megacity)는 지구상에 이미 29개나 있습니다. 이러한 도시화로 인해 발생하는 각종 문제들을 해결하고자 종래에는 토목, 건축의 측면에서 도로를 늘리고 경찰인력을 확충하는 등의 노력을 했지만 기술적인 측면에서 ICT를 활용하여 덜 막히는 길을 알려주고 CCTV를 활용하여 사회적 안전을 도모하려는 것이 스마트시티의 효용성인 것입니다.

 

 

3. 스마트시티의 역사

스마트시티의 개념은 1960년대와 1970년대로 거슬러 올라갈 수 있는데, 당시에 컴퓨터 데이터베이스, 클러스터 분석 및 적외선 항공 사진을 사용하여 데이터를 수집하고, 보고서를 발행하고, 잠재적인 재난을 퇴치하고 빈곤을 줄이기 위해 가장 필요한 지역에 자원을 전달하기 시작했습니다. 그 이후로 세 가지 세대의 스마트시티가 등장했습니다.

 

스마트시티 1.0은 기술 제공업체가 주도했습니다. 이 세대는 지방 자치 단체가 기술의 가능한 영향이나 일상 생활에 미칠 수 있는 영향을 완전히 이해할 수 없음에도 불구하고 도시에서 기술을 구현하는 데 중점을 두었습니다.

 

스마트시티 2.0은 도시가 주도했습니다. 이 2세대에는 지방 자치 단체 내의 미래 지향적인 리더들이 도시의 미래와 이러한 미래를 만들기 위해 스마트 기술 및 기타 혁신을 어떻게 배포할 수 있는지 결정하는 데 도움을 주었습니다.

 

3세대인 스마트시티 3.0에서는 기술 제공업체나 도시 리더가 통제하지 않습니다. 대신 시민 공동 창조 모델이 채택됩니다. 이 가장 최근의 적응은 형평성 문제와 사회적 포용을 통해 스마트 커뮤니티를 만들고자 하는 열망에서 영감을 받은 것으로 보입니다.

 

오스트리아 비엔나는 이 새로운 3세대 모델을 채택한 최초의 도시 중 하나입니다. 비엔나 내에서는 Wien Energy라는 지역 에너지 회사와 파트너십을 맺었습니다. 이 파트너십의 일환으로 비엔나는 시민들을 지역 태양광 발전소의 투자자로 참여시켰습니다. 비엔나는 또한 성평등 및 저렴한 주택과 같은 문제를 해결하기 위한 시민 참여를 강조했습니다.

 

캐나다 밴쿠버도 밴쿠버 그린이스트 시티 2020 실행 계획의 공동 수립에 30,000명의 시민을 참여시켜 스마트시티 3.0 모델을 채택했습니다.

 

 

4. 스마트시티 특징

자동화, 머신 러닝 및 IoT와 같은 새로운 트렌드가 스마트시티 채택을 주도하고 있습니다.

 

이론적으로 도시 관리의 모든 영역은 스마트시티 이니셔티브에 통합될 수 있습니다. 전형적인 예는 운전자가 붐비는 도시 블록을 장기간 돌지 않고도 사용 가능한 주차 공간을 찾을 수 있도록 애플리케이션을 사용하는 스마트 주차 미터기입니다. 스마트 계량기는 또한 디지털 결제를 가능하게 하므로 계량기에 대한 동전이 부족할 위험이 없습니다.

 

또한 교통 분야에서는 스마트 교통 관리를 사용하여 교통 흐름을 모니터링하고 분석하여 가로등을 최적화하고 하루 중 시간이나 러시아워 일정에 따라 도로가 너무 혼잡해지는 것을 방지합니다. 스마트 대중 교통은 스마트시티의 또 다른 측면입니다. 스마트 대중교통 회사는 실시간으로 서비스를 조정하고 승객의 요구를 충족시켜 효율성과 승객 만족도를 개선할 수 있습니다. 승차 공유와 자전거 공유도 스마트시티에서 흔히 볼 수 있는 서비스입니다.

 

에너지 절약과 효율성은 스마트시티의 주요 초점입니다. 스마트 센서를 사용하면 도로에 자동차나 보행자가 없을 때 스마트 가로등이 어두워집니다. 스마트 그리드 기술은 운영, 유지 관리 및 계획을 개선하고, 온디맨드 전력을 공급하고, 에너지 중단을 모니터링하는 데 사용할 수 있습니다.

 

스마트시티 이니셔티브는 또한 기후 변화 및 대기 오염과 같은 환경 문제를 모니터링하고 해결하는 것을 목표로 합니다. 폐기물 수거 및 제거를 위해 인터넷에 연결된 쓰레기통과 IoT 지원 차량 관리 시스템을 사용하거나 센서를 사용하여 물 매개변수를 측정하고 시스템 프런트 엔드에서 식수 품질을 보장하고 백엔드에서 적절한 폐수 제거 및 배수를 제공하는 등 스마트 기술을 통해 폐기물 관리 및 위생을 개선할 수도 있습니다.

 

스마트시티 기술은 범죄율이 높은 지역을 모니터링하는 것부터 센서를 사용한 비상 대비 개선에 이르기까지 공공 안전을 개선하는 데 점점 더 많이 사용되고 있습니다. 예를 들어, 스마트 센서는 가뭄, 홍수, 산사태 또는 허리케인이 발생하기 전에 조기 경보 시스템의 중요한 구성 요소가 될 수 있습니다.

 

스마트 빌딩은 종종 스마트시티 프로젝트의 일부이기도 합니다. 기존 인프라를 개조하고 센서로 새 건물을 건설하여 실시간 공간 관리를 제공하고 공공 안전을 보장할 뿐만 아니라 건물의 구조적 상태를 모니터링할 수 있습니다. 센서는 마모를 감지하고 수리가 필요할 때 공무원에게 알릴 수 있습니다. 시민들은 스마트시티 애플리케이션을 통해 건물 및 포트홀과 같은 기타 공공 인프라에 수리가 필요할 때 공무원에게 알리면서 이 문제에 도움을 줄 수 있습니다. 센서는 또한 수도관 및 기타 파이프 시스템의 누수를 감지하는 데 사용할 수 있어 비용을 절감하고 공공 작업자의 효율성을 개선하는 데 도움이 됩니다.

 

스마트시티 기술은 또한 일자리 창출, 에너지 효율성, 공간 관리 및 소비자를 위한 신선 상품을 포함하여 도시 제조 및 도시 농업에 효율성을 제공합니다.

스마트시티 구성요소

 

 

4. 스마트시티와 U-City

과거 2000년대 초반에 한국에서는 “언제 어디에나 존재한다”라는 의미를 가진 라틴어인 ‘유비쿼터스’ (ubiquitous)에 대한 열풍이 몰아쳤습니다. 당시에 필요한 모든 사물에 전자태그를 부탁하여 사물과 환경을 인식하고 네트워크를 통해 실시간 정보를 구축하는 통신망의 개념인 RFID/USN(Radio Frequency IDentification/Ubiquitous Sensor Network)에 대한 장밋빛에 편승해 유비쿼터스한 도시를 구현해 보고자 한 시도가 U-City였습니다. U-City는 비록 공급자 지향적인 성격의 기술 보급적인 첨단도시였지만 그 당시 정립된 기술적인 스마트시티 구성 3요소인 U-서비스, 네트워크 및 통합관제센터는 현재 스마트시티에서도 유효한 핵심기술 요소로 이어졌습니다.

 

현 시점에서 U-City의 첫 번째 반성은 공급자 관점의 기술 구현에 몰두한 나머지 이용자 관점의 기술 체감을 통한 소비자 만족도 제공이 부족했다는 것입니다 두 번째로 기술 미성숙에 따른 서비스 완성도 부족으로 U-City 활성화가 부족했는데 대표적인 예가 M2M(Machine to Machine) 혹은 IoT(Internet of Things)입니다. 즉 언제 어디서나 연결이 되는 사람들이 지니고 있는 스마트폰도 2007년 이후에 등장했으며, 도시의 센서 등 사물간 통신은 2010년 이후에 제대로 구현되었기 때문입니다. 세 번째로 짚어봐야 할 교훈은 도시 구현단계에 급히 초점을 맞춘 나머지 향후 운영에서 고민되는 운영비 충당 및 지속적 발전을 위한 건전한 수익 창출이 결여되어 있었다는 것입니다.

항목	U-city	스마트시티
사업적 측면	- 신도시 개발 위주의 top-down 방식 추진 - 국토교통부를 비롯한 LH, 지자체 산하 도시공사 등 공공 공급자 중심 시행	- 신도시/구도심 포함 bottom–up 추진 방식 지향 - 공공 공급자 외 민간 사업자 시행까지 가능한 여건으로 법제도 및 정책 진화 중
기술적 측면	- 기술 공급/구현성 강조(인프라 측면) - 미래 기술 일부 활용, 완성도 부족 - 폐쇄적인 공공 데이터 이용	- 기술 소비/활용성 강조(서비스 체감 측면) - 현재 기술 활용, 수용성 및 완성도 향상- 개방적인 공공+민간 데이터 활용
사용자적 측면	- 소비자 체감성, 만족도 부족 - 수동적인 정보의 소비자로 국한 - 구축 단계 이후에 참여 가능	- 소비자 이용성, 체감성 향상 목표 - 능동적인 정보의 생산자 지향 - 구축 이전 단계(계획 등) 참여 가능

 

 

5. 스마트시티 구성요소

스마트시티를 구성하는 요소들은 바라보는 관점과 분류기준에 의해서 다양하게 정의될 수 있습니다. 종래의 기술적인 관점에서는 네트워크, 통합관제센터, 서비스의 3 요소로 정의가 가능하였는데, 현재 스마트시티법에서는 기술, 기반시설, 서비스로 규정하고 있습니다.

 

또 U-City와 구분하여 최근의 스마트시티의 특성까지 강조하면 [인프라, 서비스, 인간, 데이터]의 4가지 요소로 정의할 수 있을 것입니다. 인간을 구성 요소에 포함시킨 이유는 공급자 지향적이 아닌 사용자 중심의 스마트시티를 구현하기 위해서는 초기 단계에서부터 시민들이 참여하고 구축 후 주체적으로 운영해 나가야 하기 때문입니다.

 

또 데이터를 구성 요소에 포함한 이유는 스마트시티의 진정한 가치가 도시에서 생성된 데이터들을 수집, 분석 및 가공하여 필요한 소비자에게 제공하여 발생하는 부가가치에 의해 완성될 수 있기 때문입니다.

 

스마트 인프라는 다시 유무선 통신망과 통합정보센터로 구분이 되는데, 유무선 통신망은 전 세계적으로 화두가 되고 있는 자율주행 등의 필수 요소로 인식되는 5G 무선통신망, 도시 곳곳에 설치된 센서들의 정보들을 수집할 수 있는 사물인터넷망 그리고 안정적으로 도시의 사물들과 서비스들 간의 통신을 위한 유선 자가통신망 등으로 세분화할 수 있습니다. 통합정보센터는 스마트 시설물, 서비스 및 도시 내 거주민들을 관리하는 컨트롤타워 역할을 담당하는 종합관제센터라 할 수 있으며 세부적으로는 통합플랫폼, 전산기계실, 관제실 등으로 구분이 됩니다.

 

스마트 서비스는 CCTV, 버스도착알림전광판 등과 같이 스마트 인프라들을 바탕으로 도시민들에게 유용한 정보들과 기능 등을 제공하는 교통, 에너지, 환경, 복지, 행정 분야 등의 각 단위 서비스들을 일컫습니다다.

 

스마트 피플과 스마트 데이터는 사용자 체감성과 도시 가치 향상을 위해 새롭게 포함된 스마트시티의 필수 구성 요소입니다.

스마트시티 구성요소

 

 

6. 스마트시티 기술

스마트시티는 사물 인터넷(IoT) 장치, 소프트웨어 솔루션, 사용자 인터페이스(UI) 및 통신 네트워크의 조합을 사용합니다. 그러나 그들은 무엇보다도 IoT에 의존합니다. IoT는 차량, 센서 또는 가전 제품과 같이 통신하고 데이터를 교환할 수 있는 연결된 장치의 네트워크입니다. IoT 센서 및 장치에서 수집하고 제공하는 데이터는 클라우드 또는 서버에 저장됩니다. 이러한 장치의 연결과 데이터 분석(DA)의 사용은 물리적 도시 요소와 디지털 도시 요소의 융합을 촉진하여 공공 및 민간 부문의 효율성을 개선하고 경제적 이익을 가능하게 하며 시민의 삶을 개선합니다.

 

IoT 장치에는 때때로 에지 컴퓨팅이라는 처리 기능이 있습니다. 엣지 컴퓨팅은 가장 중요하고 관련성 높은 정보만 통신 네트워크를 통해 전달되도록 합니다.

 

방화벽 보안 시스템은 컴퓨팅 시스템 내에서 네트워크 트래픽을 보호, 모니터링 및 제어하는 데에도 필요합니다. 방화벽은 IoT 네트워크 또는 도시 데이터에 대한 무단 액세스를 방지하여 스마트시티 네트워크 내에서 지속적으로 전송되는 데이터를 안전하게 보호합니다.

 

다른 스마트시티 기술은 다음과 같습니다.

 

API(Application Programming Interface))

인공 지능(AI)

클라우드 컴퓨팅

대시보드

기계 학습(ML)

기계 대 기계(M2M)

메시 네트워크

 

 

7. 스마트시티의 작동 방식

스마트시티는 연결된 IoT 장치 및 기타 기술의 웹을 활용하여 삶의 질을 개선하고 경제 성장을 달성한다는 목표를 달성합니다. 성공적인 스마트시티는 다음 4단계를 따릅니다.

 

- 수집 : 도시 전역의 스마트 센서가 실시간으로 데이터를 수집합니다.

- 분석 : 스마트 센서에서 수집한 데이터는 의미 있는 통찰력을 도출하기 위해 평가됩니다.

- 커뮤니케이션 : 분석 단계에서 발견된 인사이트는 강력한 커뮤니케이션 네트워크를 통해 의사 결정권자와 커뮤니케이션됩니다.

- 조치 : 도시는 데이터에서 도출한 인사이트를 사용하여 솔루션을 만들고, 운영 및 자산 관리를 최적화하고, 주민의 삶의 질을 개선합니다.

 

 

8. 스마트시티의 과제와 우려 사항

스마트시티 이니셔티브에는 주민, 사업가, 방문객 등 도움을 주고자 하는 사람들이 포함되어야 합니다. 도시 지도자들은 구현되고 있는 스마트시티 기술의 이점에 대한 인식을 제고할 뿐만 아니라 시민들에게 개방적이고 민주화된 데이터의 사용을 촉진해야 합니다. 사람들이 자신이 무엇을 하고 있는지, 그리고 그것이 가져올 수 있는 이점을 알고 있다면 참여할 가능성이 더 높습니다.

 

공공 및 민간 부문과 도시 주민 간의 협력을 촉진하는 것은 도시와 지역 사회에 긍정적으로 기여할 수 있는 참여와 권한을 부여받는 현명한 시민을 만드는 데 중요합니다. 스마트시티 프로젝트에는 데이터를 투명하게 공개하고 시민들이 사용할 수 있도록 하는 계획이 포함되어야 하며, 종종 오픈 데이터 포털이나 모바일 앱을 통해 사용할 수 있어야 합니다. 이를 통해 거주자는 데이터에 참여하고 데이터의 용도를 이해할 수 있습니다. 스마트시티 앱을 통해 주민들은 집의 에너지 소비량 확인, 청구서 지불 및 효율적인 대중 교통 찾기와 같은 개인 집안일을 완료할 수도 있습니다.

 

스마트시티 반대론자들은 시민들이 매일 생산하는 데이터가 해킹이나 오용의 위험에 노출되는 것을 두려워하여 시 관리자들이 데이터 프라이버시와 보안을 최우선으로 생각하지 않을 것이라고 우려합니다. 또한 센서와 카메라의 존재는 사생활 침해 또는 정부 감시로 인식될 수 있습니다. 이 문제를 해결하기 위해 수집된 스마트시티 데이터는 익명화되어야 하며 개인 식별 정보가 아니어야 합니다.

 

그러나 스마트시티가 직면한 가장 큰 과제는 아마도 연결성 문제일 것입니다. 도시 전역에 흩어져 있는 수천 또는 수백만 개의 IoT 장치는 견고한 연결 없이는 사라질 것이며 스마트시티 자체가 죽을 것입니다.

 

또한 대중 교통, 교통 관리, 공공 안전, 물 및 폐기물 관리, 전기 및 천연 가스 공급은 특히 시스템이 노후화되고 성장함에 따라 신뢰할 수 없을 수 있습니다. 그러나 이러한 운영의 중요성은 도시가 확장되고 인프라에 대한 요구가 증가함에 따라 증가할 것입니다. 이러한 시스템은 적절한 기능을 보장하기 위해 지속적으로 유지 관리되고 테스트되어야 합니다.

 

스마트시티는 또한 문화적 구조 없이 거주자를 유치하고 유지하는 방법을 찾아야 하는 과제를 안고 있습니다. 지역의 문화적 본질은 종종 주민들을 가장 많이 끌어들이는 것입니다. 이것은 센서로 프로그래밍하거나 제어할 수 없는 것입니다. 따라서 스마트시티는 진정성, 차별성 또는 장소성을 제공할 수 없기 때문에 흔들릴 수 있습니다.

 

또한 사막에 건설되고 있는 사우디아라비아의 네옴(Neom)과 애리조나의 벅아이(Buckeye)와 같이 처음부터 만들어지고 있는 스마트시티는 정착된 인구가 부족하여 거주자를 모집해야 하는 장애물에 직면해 있습니다. 이러한 미래의 스마트시티는 또한 확신을 줄 수 있는 과거의 성공이 없습니다. .

 

여러 목표에도 불구하고 성공적인 스마트시티 프로젝트는 전반적인 삶의 질을 향상시키자는 궁극적인 목표 – 스마트시티 용어로는 “거주 적합성(Livability)”이 뛰어난 도시를 만드는 데 기여하는 것입니다.

 

 

1. https://www.dtnet.co.kr/services-005.html

2. https://www.techtarget.com/iotagenda/definition/smart-city

3. 김경훈, “스마트시티의 동향과 추진 방향”, IITP, 주간기술동향 2019. 10. 30

4. 임윤택, “스마트시티의 동향, 정책과 앞으로의 방향”, 경남지역혁신플랫폼 스마트공동체사업단, 스마트 도시건설 이슈 페이퍼, 2021.10.21.