디지털트윈 기술로 공동구 안전 확보

한국전자통신연구원
청주 오창 공동구 시범 적용

AI 로봇으로 시설물 점검
순찰 무인화·자동화 구현

국내 연구진이 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 이용해 국가 기반 시설물을 효과적으로 관리할 수 있도록 만들었다. 이로써 재난사고를 예방하고 국가 인프라를 똑똑하고 안전하게 유지하는 데 큰 도움이 될 전망이다.

한국전자통신연구원(ETRI)과 ㈜케이아이는 청주 오창 공동구에 있는 전력구 전 구간에 천장 레일 공사를 마치고 AI 로봇 1대를 설치해 본격 시범운영에 돌입했다고 최근 밝혔다. 추후 AI 로봇 1대를 추가 설치해 내부 타 구간에도 확대 적용해 기술력을 진보시킬 예정이다.

청주 오창 공동구는 청주시시설관리공단이 2018년 청주시로부터 위탁 받아 전문 인력을 배치해 국가중요시설로 관리하는 국가핵심기반시설물이다.

지난 2018년 KT 아현지사 지하 통신구 화재 사고는 전 국민에게 지하 기반시설에 재난이 발생하면 파장이 얼마나 큰지 보여줬다.

이들 시설에서 재난 상황이 발생하면, 정확한 재난 위치와 정도를 예측하기 어렵고 폐쇄적인 공간구조로 인해 화재 시 소방관 진입이 어려워 많은 재산 피해를 야기할 뿐만 아니라 시민들에게도 큰 불편을 초래한다.

연구진은 이런 상황을 선제적으로 조치하기 위해 기술 개발에 나서게 됐다고 설명했다.

시범운영에서 로봇은 영상, 열화상, 온도, 습도, 산소, 이산화질소, 일산화탄소, 이산화탄소 등을 관측하며 관제센터에 모니터링 정보를 실시간으로 제공한다.

로봇은 리튬이온 배터리를 탑재해 30분 무선충전으로 10km를 갈 수 있다. 레일 끝에는 무선충전 스테이션이 있어 넓은 지하 공동구를 문제없이 점검한다. 이상 징후를 감지하면 뒤로 물러나 재확인하는 등 움직임도 지능적이다.

기존에는 공동구 근무자가 매일 2인 1조로 움직이며 육안 및 자체 설비를 이용한 점검·순찰을 했다. 이 경우 약 2시간 반 이상의 시간이 소요됐다.

반면 인공지능(AI) 로봇은 모드별로 순찰, 고속 점검이 가능해 점검 시간을 30분 수준으로 단축할 수 있다.

이로써 점검·순찰 과정을 무인화, 자동화해 평상시에도 재난 징후가 없는지 선제적으로 알아내고 효과적으로 관리할 수 있다.

아울러 사고 발생 시에도 더욱 신속하게 대응할 수 있을 것으로 기대된다.

로봇을 활용한 기술은 이전에도 서울 은평구와 세종시에 있는 공동구에 도입된 적이 있다.

하지만 당시에는 고정형 사물인터넷(IoT) 센서로 단순 자료를 수집하는 수준이었고 활용에도 한계가 있었다.

이번 청주 오창 공동구에는 로봇 성능을 대폭 높인 것은 물론, 디지털 트윈 기술과 연계해 데이터 분석과 시뮬레이션까지 가능한 진일보한 기술이 적용됐다.

특히, 연구진은 본 기술이 △재난요인 및 위험인자 사전 인지를 통한 초기 예방 조치 △재난 발생 시 정확한 현장 상황 및 피해예측 정보공유 기반 신속 현장 대응 △관할 소방서, 군, 경찰과 연계한 디지털트윈 기반 현장 상황 정보 공유 등으로 신속하고 정확한 작전 지휘를 지원할 수 있다고 설명했다.

ETRI가 시범운영에 적용한 개발 기술은 공공시설 공동구뿐 아니라 민간 공동구나 지하철, 지하상가 등 다양한 분야에 적용할 수 있어 복합 공간을 안전하고 지능적으로 관리하는 데 널리 활용될 전망이다.

연구진은 시범 적용에서 얻은 데이터 분석 결과와 현장 요구사항을 바탕으로 디지털 트윈 기술을 고도화하고 실증 지역 범위를 넓혀간다는 계획이다.

이번 성과는 과학기술정보통신부, 행정안전부, 국토교통부, 산업통상자원부 등 4개 정부 부처와 청주시, 청주시시설관리공단이 힘을 합쳐 지하 시설물에서 발생 가능한 시설물 재난 상황 예측, 전조 감지, 능동 대응을 위한 연구를 진행하며 얻을 수 있었다.

연구사업 총괄책임자인 정우석 ETRI 재난안전지능화융합센터장은 "국가안보는 물론, 사회기반시설에 미치는 영향이 매우 큰 지하 공동구를 지능형 융·복합 기술로 더욱 효과적으로 관리할 수 있다"며 "이번 실증으로 디지털 트윈 기술이 공공안전을 더 높일 수 있기를 바란다"고 말했다.

박민하 과기정통부 디지털사회기획과장도 "본 기술이 재난안전관리체계를 지능화하고 스마트시티·자율차 등 신산업 활성화 기반 기술로 활용돼 안전한 대한민국을 실현하기를 기대한다"고 전했다.

윤동진 행안부 환경재난대응과장은 "국가핵심기반시설인 지하 공동구를 효율적이고 안전하게 관리하고 화재재난 발생 시 초동 대응이 가능한 AI 로봇을 설치 운영함으로써 국민들께 안전하고 편리한 도심 생활을 제공할 수 있을 것으로 기대한다"고 했다.

한편, 참여 기관 중 하나인 ㈜케이아이는 ETRI 창업기업으로 1998년부터 AI와 로봇을 아우르는 기술력을 축적해 세계적 수준의 AI 로봇 기술을 확보했다. 덕분에 이번 과제에서 공동구 천장레일 이동형 AI 로봇 개발을 주도하면서 정부 연구개발(R&D) 선순환을 이룬 모범 사례라는 평가를 받는다.

향후 연구진은 본 기술력을 바탕으로 2023년까지 복합형상이상감지장치, 피해확산예측 및 의사결정지원 플랫폼, 가상·증강현실(VR·AR) 기반 통합상황관리 SW 등을 개발하기 위한 후속 연구를 진행할 예정이다.