KICT 한국건설기술연구원

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• 공공데이터 기반 건물 에너지 광역 검진 기술 개발 공공데이터 기반 건물 에너지 광역 검진 기술 개발 ▲ 김덕우 KICT 건축에너지연구소 수석연구원 들어가며 ‘탄소중립’은 ‘디지털 전환’과 더불어 중요한 국정 의제이다. 이제는 단순한 화젯거리를 넘어서 TV 등의 공익광고에서도 탄소중립을 위한 국민의 인식 전환, 더 나아가 행태적 변화를 촉구하고 있다. 구글은 2022년 4월 22일 지구의 날에 기후변화로 인한 지구의 변화 영상을 구글 두들 (google doodle)에 내걸었다. 그린란드 셍메흐속 (Sermersooq) 빙하가 녹아 없어지는 모습, 킬리만자로산의 만년설이 줄어드는 모습 등 심각한 기후변화를 대중에게 전하고자 하였다. 국립기상과학원에서 출간한 「한반도 100년의 기후변화」 보고서를 보더라도 지난 106년간 연평균 기본 변화량은 +0.18℃/10년 수준이다. 100년 동안 약 2℃가량 상승한 것이다. 이러한 심각한 기후변화는 과도하게 배출되는 온실가스 (이산화탄소)로 야기된다. 2015년 파리에서 개최된 유엔기후변화협약 (UNFCCC) 제21차 당사국총회 (Conference of Parties, COP21)에서 지구 평균기온 상승을 산업화 이전 대비 2℃ 아래로 유지하고 1.5℃를 넘지 않는 것을 목표로 하는 파리협정 (Paris Agreement)이 채택되고 2016년 11월 발효되면서 온실가스 감축을 위해 전 세계가 공동으로 대응하고 있다. 우리나라도 탄소중립 기본법 제정 (2021년 9월 24일), 시행령 시행 (2022년 3월 25일)을 통해 2030년까지 2018년 대비 국가 온실가스 40%를 감축한다는 목표를 설정하였다. 탄소중립을 위해 국가 주도적 이행 기반을 마련하고 구현을 위한 세부 이행 로드맵을 설계 중이다. 탄소중립 기본법에서는 부문별 (산업, 건물, 발전, 폐기물 등) 온실가스 감축 목표치를 설정하도록 요구하고 있으며, 각 부처는 담당해야 할 목표치가 할당되었다. 국토교통부에서는 국토교통 2050 탄소중립로드맵을 2021년 12월에 발표하였고 2050년까지 2018년 배출량 대비 80%를 감축하는 도전적 목표치를 선언하였다. 또한 이와 맞물려 공공건축물 그린리모델링 의무화 시행을 2025년부터 예정하고 있고, 서울시는 조례를 통해 2026년 개별 건축물의 에너지 소비 총량제 도입을 서두르고 있다. 다만, 710만 동에 달하는 건물 부문의 탄소중립을 달성하는 것은 쉽지 않은 일이다. 대부분의 정책과 규제는 대형건물 및 신축건축물, 에너지 다소비 건축물을 위주로 한다. 기존 건축물의 90% 이상을 차지하는 소규모 건축물 (1,000 ㎡ 미만)은 에너지 (온실가스 배출량) 관리 대상에서 소외된 상태이다. 소규모 건축물은 공공·상업용 88.7%, 주거용 96.7%의 물량을 차지하며, 소규모 건축물의 일종인 근린생활시설은 건물 부문의 43% 에너지를 사용하고 있다. 건물 부문 탄소중립을 달성하기 위해서는 이러한 소외된 영역에 대한 지원 기술이 시급하다. 이러한 거시적 맥락에서, 탄소중립 추진을 위한 고민의 단계는 다음과 같을 것이다. 1단계(현황 파악) : 정부가 개입해야 하는 건축물 물량과 조치에필요한 예산은 어느 정도인가? 2단계(대상 식별) : 어느 건축물에 우선 개입해야 하는가? 3단계(건물 이해) : 식별된 건축물 (군)의 온실가스 배출량 또는 에너지 소비 수준의 적절성을 어떻게 판단할 것인가? 4단계(현장 조사) : 식별된 건축물 (군)을 어떻게 신속하게 조사할 것인가? 5단계(영역 구분) : 어떤 영역이 문제이고, 개선방식은 무엇인가? (영역: 외피, 설비, 행태, 운영 / 개선: 리트로핏, 리모델링, 해체, 행태) 6단계(효과 파악) : 예산을 지원받은 건축물의 온실가스 배출량은 얼마만큼 감축되었는가? 7단계(원인 규명) : 그렇지 않다면 원인은 무엇인가? (포스트모템, Postmortem) 2~3단계는 도시/지역 단위 관점에서 다수의 건축물을 적절한 지표를 토대로 스캐닝하는 절차로 이해될 수 있으며 (whole-building level identification), 4~5단계는 건축물 세부 단위 관점에서, 스캔된 건축물을 특정하여 면밀히 살펴보는 절차로 이해될 수 있을 것이다 (system level diagnostics). 이 글에서는 이러한 맥락에서 2~3단계에 해당하는 건물에너지 광역 검진 기술을 소개하고자 한다. 광역 검진을 위한 데이터 해상도 ‘광역 검진’이라는 개념은 ‘다수 건축물’을 빠르게 검사하는 것을 목적으로 한다. 즉, 적절한 검사 방법을 통해 에너지 다소비 건축물을 선별하는 개념이다. 의료분야 검사 방법으로 비유하면, 문진-시진-청진 등이 해당한다. 반대의 개념은, 현장 방문을 통한 정밀 진단 (실내 열쾌적도 측정, 설비효율 측정, 열화상 촬영, 열관류율 측정, 기밀도 측정 등)이다. 의료분야로 비유하면 X-ray 및 MRI 검사 등이 해당한다. 광역 검진을 위한 사전 조건은, 검사 결과의 해상도 (resolution)가 비교적 낮더라도 데이터 수집 비용이 저렴하여 많은 건축물을 분석할 수 있는 경우이다. 반대로, 정밀 진단을 위한 사전 조건은, 검사 결과가 고해상도이어야 하며 이에 상응하는 데이터 수집 비용 또한 상당하므로 몇몇 건축물만 집중적으로 분석해야 하는 경우이다. 건물 에너지 광역 검진 기술 개발 시 활용되는 데이터의 해상도를 구분하면 표 1과 같다. 광역 검진을 위한 데이터 종류 건축물에서 소비된 에너지양의 적정 수준을 판단하기 위해서는 우선 영향인자를 살펴보아야 한다 (그림 1). 영향인자는 ① 기후 특성 정보 (온습도, 일사 등), ② 건물 물리 특성 정보 (폼, 형상, 규모, 물성치, 창면적비 등), ③ 설비 성능 정보 (설비 부하, 설비 효율, 사양, 계통), ④ 운영 특성 정보 (공간 및 기기 활용), ⑤ 활동 특성 정보 (영업, 매출), ⑥ 사용자 특성 정보 (나이, 성별, 행동양식), ⑦ 사회·문화·경제 특성 정보, ⑧ 주변 공간 특성 정보 등 8가지로 구분된다 (Yoshino et al., 2017; 조수연 외 2017). 다양한 영향인자가 건축물에서 소비된 에너지양 (온실가스 배출량) 간의 어떠한 관계가 있는지를 설명할 수 있는 적절한 수학적 모델을 만들고 모델에 기반하여 에너지 소비 적절성을 살펴본다. 대표적인 방법으로는 Change-point models (Kissock et al., 2002; Meng et al., 2020), 미국 Environmental Protection Agency의 EnergyStar PortfolioManager(EPA, 2014; Arjunan et al., 2020) 등이 있다. 광역 검진의 기본 방침은 실용성 (저비용, 신속성, 적절한 설명력)이다. 즉 마이크로 해상도 정보가 압축된 매크로 해상도의 정보를 활용하기 때문에 에너지 사용량과 8가지 영향인자 간 수학적 모델의 데이터 설명력은 다소 낮을 수 있다. 그럼에도 710만 동에 달하는 건축물을 신속하게 ‘1차 선별’을 할 수 있다는 점에서 적절하다. 광역 검진을 위한 데이터 구성과 선별지표 주제별로 분류된 영향인자 (그림 1)를 참고하여 수집 가능한 데이터를 검토하였다. 가장 손쉽게 확보할 수 있는 데이터는 공공데이터이며 기상정보 (지역별 외기온, 일사량), 건축행정정보, GIS 건물 폴리곤 정보, 지방행정 인허가 정보, 소상공인 정보 등이 있다. 지방행정 인허가 정보와 소상공인 정보는 건물의 활동 특성을 파악하기 위해 사용된다. 즉 해당 건물에 다소비 업종 (사우나, 식당 등)이 있을 시, 해당 업종의 효과를 통제하여 이해할 수 있게 된다. 한편 정부 승인을 통해 획득할 수 있는 정보는 3D 건축물 형상정보, 국가건물에너지통합정보 등이 있으나 본 연구에서는 국가건물에너지통합정보만 연구 목적으로 수집되었다. 개인정보 3자 제공동의를 통해 획득할 수 있는 정보는 전입세대원 정보, 한전 AMI (Advanced Metering Infrastructure) 정보 등이 있으나 수집 난이도로 인하여 제외되었다. 광역 검진을 위한 데이터 구성 및 흐름은 그림 2와 같다. 수집된 다출처 자료들 (그림 2, ① 주제별 매크로 데이터 세트)은 건축물 단위로 매칭-통합되며 (그림 2, ② 데이터 전처리), 통합된 데이터로부터 ‘에너지 소비적 특징’이 추출된다 (그림 2, ③ 후처리). ‘소비 특징’은 건축물 선별을 위한 지표로 재구성되고 (그림 2, ⑤ 선별지표), 지표의 설명력을 보완하는 데이터가 별도 가공된다 (그림 2, ④ 설명지표). 최종적으로, 융합 데이터를 집계 - 조회하는 인터페이스로 구성된다 (그림 2, ⑥ 사용자 화면).주제별 데이터의 공간적 범위는 서울시 및 고양시 (업무시설 및 근린생활시설)이며 시간적 범위는 2015~2017년이다. 건축물의 형태적 특성을 파악하기 위해 GIS 도로명전자지도 건물 폴리곤 정보가 연계된다. 이를 토대로 2.5D 형상을 모델링하고 일사량 기상 정보와 연동하여 외피면 도달일사량 데이터가 생성된다. 이를 응용하여 건물별 음영수준을 판단할 수 있는 설명지표가 설계된다 (그림 3, ④ 설명지표). 본 연구에서는 음영지표 (낮시간 동안 주변 건물로 인해 음영이 생기는 수준: 0-1 사잇값)를 설계하였으며, 이를 통해 대상 건물의 냉난방 사용량 수준을 간접적으로 이해할 수 있다. 예를 들면, 대상 건물의 형태적 특징과 주변 건물의 배치적 특성을 하나의 압축된 숫자로써 설명할 수 있게 된다 (그림 3). 건축물 월별 에너지 사용량 수준을 파악하기 위해 국가건물에너지통합정보를 사용하였다. 해당 정보는 단순 월별사용량이지만 기상정보 (온도)와 결합하면, 외기온 민감도 지표, 냉난방 균형점 온도 등의 선별지표를 도출할 수 있다 (그림 3). 외기온 민감도는 외부 기후적 자극에 건물 냉난방 소비량이 얼마나 민감하게 변화하는지를 판단하는 지표로서 건물의 패시브적 성능과 액티브적 성능이 종합된 성능으로 이해할 수 있다. 여기서 패시브적 성능과 액티브적 성능의 개별적 판단은 고도화된 선별지표 또는 현장 조사를 통해 판단하는 것이 바람직하다. 냉난방 균형점 온도 (balance point temperature)는 건물 내부의 발열수준과 냉난방 열원 기기 가동시점 등을 판단하게 해주는 정보이다. 건물의 냉난방 원단위 (kWh/㎡) 지표는, 냉방 또는 난방의 영역에서 에너지 사용량 감축 잠재량이 어떠한지 가늠하게 한다. 더 나아가 해당 영역에서 어떤 개선 기술이 우선 고려되어야 하는지 등을 판단할 수 있는 정보가 된다. 건물 단위 선별지표를 만들기 위해서는 건축물대장 단위로 수집된 데이터셋을 매칭-통합해야한다 (그림 2, ② 데이터 전처리). 다만 수집된 공공데이터 등은 각기 다른 정책적, 행정적 목적으로 생성되기 때문에 건축물대장 정보와 연계-매칭할 고유키가 없는 경우가 대부분이다. 따라서 각 데이터의 위치정보 (위경도), 주소정보 (지번, 동, 호) 등을 가공하여 건축물대장 해상도에 맞추어 연계-매칭해야 한다. 해당 작업은 비표준화된 주소와 위치정보에 대한 문자열 처리 기술이 요구되며, 상당히 까다롭고 많은 예산과 시간이 소요된다. 맺음말 710만 동에 달하는 건물 스톡의 탄소 중립화는 대단히 도전적 목표이다. 탄소중립 달성을 위해서는 에너지 다소비 건축물을 공정하게 선별-지원-관리할 수 있는 기반 기술이 필요하다. 관·산·학·연은 비용-효율적인 평가 체계를 고민해야 하며, 해당 체계에서는 개별 건축물 특성에 따른 에너지 소비 사정을 잘 반영할 수 있어야 한다. 이러한 정책적 요구에 따라 건물 에너지 광역 검진 기술 개발 연구가 시작되었다. 이 글에서는 동 기술의 개념을 쉽게 이해할 수 있도록 연구 프레임워크, 활용 데이터세트, 설명지표, 선별지표 등에 대해 간략히 소개하였다. 후속 연구에서는 기술 완성도를 높이고 지자체 맞춤형 탄소중립 지원도구로써의 적용 가능성을 검토할 예정이다. 건축에너지연구소 게시일2023-01-27 조회수 92
• 텍스트 마이닝을 이용한 건설기술 연구개발 동향 분석 텍스트 마이닝을 이용한 건설기술 연구개발 동향 분석 ▲ 정성윤 KICT 미래스마트연구본부 연구위원 들어가며 연구보고서는 특정 연구의 배경, 범위, 목적, 내용, 방법, 절차, 결과 등 연구과제에 관한 모든 내용을 기록한 문서를 말한다. 보고서 내용에는 연구과제 수행 시점뿐만 아니라 앞으로 관심을 가지는 암묵지 성격의 정보를 내포하고 있다. 이러한 정보를 유추한다면 시간의 흐름에 따라 연구 주제어가 어떻게 변해 왔고, 앞으로 어떻게 변할 것인지를 추정할 수 있다. 이 글에서는 텍스트 마이닝 ( Text Mining ) 을 사용하여 국내 건설기술 연구개발 동향을 분석하고자 한다. 한국건설기술연구원 ( 이하 KICT ) 은 건설기술 연구개발을 대표하는 연구기관이라 할 수 있다. KICT에서 발간한 연구보고서에 내재한 정보를 분석한다면, 국내에서의 건설기술 연구개발 동향을 파악할 수 있다고 판단하였다. 따라서 KICT 전자도서관에서 제공되는 보고서의 서지 정보를 수집했다. 먼저, 서지 정보 중 보고서 제목을 분석 대상으로 하여 불용어 제거, 형태소 분석 등 전처리 과정을 통해 출현 빈도가 높은 단어를 추출하였다. 토픽 모형화 ( Topic Modeling ) 를 통해 특정 주제에서 연관되는 단어를 분석하였으며, 네트워크 이론 ( Network Theory ) 을 적용하여 건설기술 연구개발 네트워크에서 단어 중요도를 분석하였다. 끝으로, 중요도가 높은 단어들이 시간이 흐르면서 어떻게 변화하였는지를 살펴보았다. 텍스트 마이닝 소개 텍스트 마이닝은 통계학적 계산과정을 통해, 비정형적인 텍스트에 내재한 일정한 형태를 보이는 유의미한 정보를 추출하는 기법을 말한다. 텍스트 마이닝을 적용하기 위해서는 먼저, 텍스트에 포함된 단어를 추출한 후에 의미가 낮은 특수문자, 숫자, 한 음절 등 단어를 분석 대상에서 제외한다. 또한, 형태소를 분석하여 고유한 의미를 갖는 명사를 추출한다. 이때 한글을 분석 대상으로 한 경우라면 영문자 단어는 분석에서 제외한다. 명사 단어 중 ‘연구’, ‘자료’, ‘보고서’, ‘최종’ 등과 같이 단독으로는 의미 전달이 낮은 단어도 분석에서 제외한다. 이러한 전처리 과정을 거친 후, 단어의 출현 빈도수를 분석한다. 다음으로, 단어 간의 출현순서 등을 반영한 행렬과 확률 분포를 토대로 유사한 의미를 갖는 연관된 단어를 하나의 그룹으로 묶은 토픽 모형화를 분석한다. 토픽 모형화는 문서, 뉴스, 블로그 등과 같은 비정형 텍스트에서 특정 주제 분포와 주제에 해당하는 단어의 가중치와 유사도를 분석한다. 계속해서, 단어 간의 연관관계를 시각적으로 표현한 네트워크를 생성한다. 네트워크에서 특정 단어가 이웃한 단어에 얼마나 영향을 미치는지, 이웃 단어로부터 얼마나 영향을 받는지에 대한 네트워크 중심성 ( Network Centrality ) 을 측정한다. 네트워크 중심성은 하나의 단어를 노드 ( Node ) 로 표시하고, 노드 간의 관계를 연결선 ( Edge ) 으로 나타낸 네트워크 형태의 그래프에서 노드의 중심적 위치를 정량적 계수 ( Coefficient ) 로 계산한 수치를 말한다. 이때 네트워크의 위치는 중요도 ( Importance ) 또는 영향도 ( Power ) 등 의미로 사용된다. 네트워크 중심성은 텍스트 유형과 분석 목적에 따라 여러 모형의 중심성을 사용할 수 있으나, 연결 ( Degree ) , 근접 ( Closeness ) , 매개 ( Between ) , 고유벡터 ( Eigenvector ) 등 중심성 모형을 대표적으로 사용한다 ( 정성윤, 김남곤, 2020 ) 기초 자료의 특성 분석 건설기술 연구개발 동향을 분석하기 위해 KICT 전자도서관 1 에서 제공하는 1980년부터 2022년까지의 연구, 조사, 출장, 회의 등 보고서를 비롯하여 KICT에서 발간한 지침서, 연보 등 7,472건의 소장자료를 수집하였다. 동향 분석과 관련성 낮은 출장, 회의 등의 보고서, 지침서, 연보와 중복된 연구보고서, 연구보고서를 분철한 자료, 출판연도가 명시되지 않은 자료 등을 제외한 4,242건의 보고서를 분석 대상의 기초 자료로 선정하였다. 표 1은 분석에 사용한 기간별 기초 자료의 건수를 나타낸 것이다. 기초 자료에는 2011년 이후에 초록 서지 정보가 없어, 보고서 제목을 분석 데이터로 사용하였다. 그림 1은 분석 데이터에서 출현 빈도가 많은 상위 200개의 단어를 시각적으로 표현한 것이다.그림 1에서 보듯이 1980년~1999년에는 시스템, 설계, 관리, 조사, 계획 등 단어가 분석 데이터에서 사용 빈도가 높았다. 2000년~2014년에는 시스템, 조사, 관리, 설계 등 단어가 높았으며, 2015년~2022년에는 시스템, 도로, 관리, 운영, 구축 등의 단어들이 높은 사용 빈도를 보였다. 전체 기간에는 시스템, 관리, 도로, 조사, 설계 등 단어의 출현 빈도가 높았다. 이들 단어는 연구개발에서 관심이 높았다고 유추할 수 있다. 토픽 모형화 분석 분석 데이터에 포함된 단어 간에 일정한 형태를 보이는 유의미한 맥락을 파악하기 위해 토픽 모형화를 분석하였다. 토픽 모형화 분석을 위해 토픽의 개수를 결정해야 하는데, 토픽의 개수에 따라 토픽에 부합하는 주제어가 달라질 수 있다. 토픽 개수를 결정하기 위해 주제 일관성 점수 ( Topic Coherence Score ) 와 혼란도 ( Perplexity ) 를 적용할 수 있으나, 이 글에서는 9개 KICT 연구본부의 수를 토픽의 개수로 결정하였다. 표2는 텍스트 마이닝 분석 도구인 ‘NetMiner 4’를 사용하여 토픽에 따라 유사한 의미를 갖는 상위 10개의 주제어를 나타낸 것이다. 토픽 모형화 분석을 통해 1980년~1999년에는 도로, 수자원, 하천, 주택에 관한 연구개발이 많았던 것으로 유추할 수 있다. 2000년~2014년에는 환경과 정보 시스템이, 2015년~2022년에는 에너지, 친환경, 안전 등의 주제에 관한 연구개발이 추가로 많았다. 네트워크 중심성 분석 토픽 모형화는 주제어 간의 연관관계는 파악할 수 있으나 특정 주제어가 네트워크에서 얼마나 중요한지 또는 영향력을 갖는지는 알 수 없다. 이를 보완하기 위해 네트워크 이론에서 대표적으로 사용하는 연결, 매개, 근접, 고유벡터 등 모형별로 중심성 계수를 측정하여 단어의 중요도를 분석하였다. 표 3은 중심성 모형별로 중요도가 높은 상위 10개의 단어를 나타낸 것이다. 모든 중심성 모형에서 시스템, 설계, 도로, 관리, 성능, 안전, 조사 등의 단어가 건설기술 연구개발 네트워크에서 영향력이 높은 것으로 파악되었다. 특히, 2015년 이후에는 추가로 에너지, 안전, 저감, 품질, 개선 등에 대한 연구개발이 중요한 것으로 유추할 수 있었다. 연구개발 동향 분석 고유벡터 중심성은 특정 단어와 이웃 단어 간의 최단 거리를 연쇄적으로 누적한 중심성 계수를 가지고서 단어의 중요도를 측정한다. 고유벡터 중심성을 기초로 단어의 중요도가 시간의 흐름에 따라 어떻게 변하였는지를 살펴보았다. 이 글에서는 단어의 중요도 변화추이를 일관되게 분석하기 위해 중요도가 높은 단어 순으로 모든 기간에서 존재하는지를 확인하였다. 그림 2는 모든 기간에서 존재하는 상위 10개 단어의 중요도가 어떻게 변화하였는지를 시각화한 것이다. 그림 2에서 보면 ‘시스템’과 관련한 연구개발은 2000년대 초반까지 급격히 증가하였고 현재까지도 꾸준히 중요한 위치에 있다. ‘관리’와 관련한 연구개발은 1990년대에 급격히 증가하였다. ‘정보’, ‘구축’, ‘운영’, ‘도로’와 관련한 연구개발은 2000년대에 관심이 많았으나 최근에는 중요도가 감소하였다. 연구개발에서 ‘자동’의 중요도는 2020년대에 급격히 증가하였다. 이는 스마트 건설에 관한 관심과 투자가 많아지면서 이에 따른 연구개발도 많아졌다고 해석할 수 있다. 맺음말 건설기술 연구개발을 본격적으로 시작한 1980년대 이래에 현재까지 KICT 전자도서관에서 제공하는 연구 및 조사보고서를 기초 자료로 하여 건설기술 연구개발과 관련한 단어가 시간이 흐름에 따라 어떻게 변화하였는지를 살펴보고자 하였다. 이를 위해 텍스트 마이닝 기법 중 토픽 모형화를 통한 주제별 연관단어와 건설기술 연구개발 네트워크에서 중심적 위치에 있는 단어 그리고 단어의 중요도가 시기별로 어떻게 변화하였는지를 시각적으로 표현하였다. 하지만 다음과 같이 제약과 추가연구가 필요하다. 첫째, 텍스트 마이닝은 비정형 텍스트를 대상으로 하나, 이 글에서는 보고서 제목이라는 단문 형태로 텍스트를 분석 대상으로 하였다. 따라서 일정한 형태를 보이는 유의미한 정보를 추출하는 데 한계가 있다. 이를 보완하기 위해서는 보고서의 초록을 분석 대상으로 사용할 필요가 있다. 둘째, 국내뿐만 아니라 미국과 같은 기술 선진국을 비롯하여 베트남, 중남미 등 개발도상국에서 최근에 관심이 높거나 중요 쟁점이 되는 건설기술이 무엇인지를 모니터링할 수 있는 추가연구가 필요할 것으로 사료된다. 미래스마트건설연구본부 게시일2023-01-27 조회수 95
• 사물인터넷 기반 낙상 감지 부착형 센서 개발 사물인터넷 기반 낙상 감지 부착형 센서 개발 ▲ 김선겸 KICT 미래스마트건설연구본부 수석연구원 들어가며 최근 다수의 낙상사고가 발생하고 있으며, 사회 현안으로서낙상 문제가 대두되고 있다. 지난 2016~2018년의 6~12월에는 낙상환자 구급차 이송 현황이 매월 약 6만 명에 육박하였으며, 이 중 건설업에서의 추락, 부딪힘, 무너짐, 물체에 의한 타격, 깔림/전복, 기타 등 사망사고 원인 중 831명으로 추락사가 가장 높은 것을 확인할 수 있었다. 또한 서울시 동작구 등 급경사지에서의 노약자나 장애인들의 낙상사고가 사회현안으로서의 다루어지고 있으며, 이에 따라 낙상이 심각한 문제라는 인식과 함께 이를 대응할 방안에 대한 필요성이 대두되었다. 본 연구는 주변의 인프라를 통해 낙상을 감지하는 기존 인프라 중심의 연구가 아닌 사람의 행동에 직접적인 영향과 편의성을 제공하는 웨어러블 기기를 통한 사람 중심의 연구를 통해 이를 해결해 보려고 한다. 이를 위해 사물인터넷 기반 낙상 감지 부착형 센서를 개발하여 노약자, 건설노동자 등 낙상 사고 발생 시 즉각 대응하는 기반을 마련한다. 사물인터넷 기반 부착형 낙상 감지 센서는 센서 보드인 아두이노와 센서인 가속도/자이로, 진동센서를 활용하여 기울기와 충격량을 통해 낙상을 감지한다. GPS, 블루투스 모듈을 활용하여 관제센터와 주변 모바일 기기로 데이터 전송하고, 119 또는 동료로부터 낙상 사고를 조치함으로써 낙상에 대비한다. 기존 연구와의 차별성과 본 연구의 차별성 표 1은 기존 국내외 대표 낙상 사고 탐지 시스템 연구 10건이다. 대부분의 연구가 스마트 슈즈나 낙상 감지 센서를 통한 시스템으로 연구가 진행되고 있었다. 센서의 경우, 가장 중요한 가속도 센서 사용이 가장 큰 비중을 차지하고 있고, 족압센서, 지자기, 역각 센서를 사용하였다. 또한 한국건설기술연구원에서 수행한 기존 연구인 ‘건설 노무자 안전 관리용 스마트 슈즈’의 경우, 접촉 센서를 활용하여 충격을 감지하였다. 본 연구는 필수적으로 여겨지는 기울기 센서를 포함하여 접촉, 족압, 지자기, 역각 센서 대신에 충격량을 측정하였으며, 이는 다양한 행동을 감지하는 데 유용하였다. 또한 모바일 기기와의 연결을 통한 GPS 확인이 아닌, 자체 GPS 모듈 탑재를 통해 모바일 기기 없이도 위치를 감지하여 대응할 수 있도록 하였으며, 이는 모바일 기기를 활용할 수 없는 상황이나 익숙하지 않은 노약자들에게도 편의성을 제공할 수 있다. 본 연구의 핵심 본 연구의 핵심은 다음과 같다. 첫 번째로 무엇으로 낙상을 감지하는가이다. 센서를 부착할 수 있는 아두이노라는 센서 보드가 있으며, 다중 센서를 부착하여 이를 통해 낙상을 감지한다. 기울기/자이로센서는 기울기/각속도를, GPS는 위치를, 진동센서는 충격을 감지하여 낙상을 검출하고, 사물인터넷을 위하여 블루투스를 이용한다. 그리고 두 번째는 어떻게 대응할 것인가이다. 이것은 감지된 낙상을 블루투스로 관제센터나 모바일로 연결하여 확인된 위치를 통해 119로 대응한다. 본 연구는 이를 위해 소형 센서 모듈을 설계하고 프로토타입을 제작하여 테스트한다. 소형 센서 모듈 연구에 수행된 장비들은 표 2와 같다. 본 연구에 사용된 보드는 아두이노라는 것으로 센서와 결합하여 작동하는 보드이며, 가속도/각속도를 측정하기 위한 가속도/자이로 센서, 충격을 위한 진동센서, 위치를 측정하기 위한 GPS 모듈, 그리고 센서값 전송을 위한 블루투스 모듈로 구성하였다. 그림 1은 센서가 결합한 아두이노 보드와 이를 실행하기 프로그래밍 코드로 되어 있다. 보드는 보드 하나에 센서를 부착하는 것에는 한계가 있기 때문에 브레드보드에 진동 센서, 가속도/자이로 센서, GPS 모듈, 블루투스 모듈을 결합하고, 다시 이것을 아두이노에 연결한다. 프로그래밍 코드는 센서로부터 수집되는 데이터들을 수집하여 화면에 출력하는데 X축/Y축 기울기, 충격량, 위도, 경도를 출력한다. 프로토타입 제작 및 테스트 프로토타입은 그림 2에서와 같이 개발한 소형 센서 모듈은 건설화에 부착하고, 낙상 감지 후의 정보를 받을 수 있는 안드로이드 애플리케이션으로 개발하였다. X/Y축 기울기 충격량을 활용한 알고리즘을 통해 낙상을 감지한다. 낙상을 감지하기 위해 부동자세, 제자리 점프, 달리기, 앉았다 일어나기, 휘청대기, 눕기, 낙상의 행동별 테스트를 하여 기울기와 충격량(충격량은 1023 기준이며 낮을수록 충격량이 큼)을 측정하였으며, 표 3은 이에 따른 결과를 보여준다.결과적으로 낙상의 경우 X/Y축 기울기는 +50 이상 –50 이하 값을 가지며 충격량도 500 이하 값을 가짐에 따라 이를통해 낙상을 감지하며, 이를 이용해 낙상 알고리즘을 구현하였다. 해당 알고리즘을 아두이노에 코딩하고 그림 3과 같이 낙상 대응 시나리오에 따라 활용한다. 낙상 감지 센서를 부착한 사용자가 낙상사고를 당하면 센서에서 이를 감지하고 이 사물인터넷(블루투스)을 통해 낙상 여부와 기울기, 충격량,위도 및 경도가 모바일 기기와 관제센터로 전달되며, 119와 동료에게 전달하여 대응하게 된다. 맺음말 본 연구는 사물인터넷 기반 낙상 감지 부착형 센서 개발하여 센서 보드인 아두이노와 센서인 가속도/자이로, 진동센서를 활용하여 기울기와 충격량을 통해 낙상을 감지한다. 또한, GPS와 블루투스 모듈을 활용하여 관제센터와 주변 모바일 기기로 데이터 전송하여, 119 또는 동료로부터 낙상 사고를 조치함으로써 낙상에 대비하도록 하였다. 본 연구는 그림 4와 같이 활용될 수 있다. 거주지역과 건설 현장에 본 센서를 통해 다수의 사용자로부터 데이터를 수집하고, 분석 및 예측을 통한 빅데이터 AI 서비스와 법/제도 개선에 활용할 수 있다. 그 결과 거주지역에는 노약자, 장애인들 낙상 패턴 분석이 가능할 것이며, 이는 개인화된 서비스를 제공할 수 있고, 낙상 위험지역의 발견과 알림 서비스를 제공할 수 있을 것이다. 건설 현장에서도 건설 노동자의 공사 종류별로 낙상 패턴 분석이 가능하고 어디가 위험한 건설 현장인지 위험 스폿을 분석하여 안전 및 위험지역 조치에 관한 연구를 할 수 있을 것이다. 그 외 연구로 안전하지 못한 곳에 CCTV, 안전시설들을 배치할 수 있는 인프라 구축의 근거가 될 것이며, 더 나아가서는 중대재해 처벌법 등에 관한 볍률과 제도에 영향을 줄 수 있을 것이다. 결과적으로 본 연구를 통하여 우선 다중 센서를 활용해 사물인터넷 기반 낙상 대응 기술을 확보할 수 있다. 단일 센서가 아닌 다수의 센서를 통해 신호에 대한 간섭과 불안전성을 감지하며, 향후에 다중 센서를 활용한 연구에 기반이 된다. 또한 기울기와 충격량, 위치 센싱을 통해 낙상 및 보행 패턴 데이터 수집을 통해 낙상과 이동에 관한 데이터를 확보할 수 있다. 낙상 사고 발생 시 낙상 방지 센서로부터의 낙상 데이터가 전송되어 신속한 처리로 인한 큰 부상을 방지할 수 있고, 이를 통해 의료비도 절감할 수 있을 것으로 생각된다. 본 연구는 건설 자동화와 안전성을 높이는 낙상 사고에 대한 대응을 할 수 있는 인프라 구축의 기반이 될 것으로 기대한다. 미래스마트건설연구본부 게시일2023-01-27 조회수 78
• 제7차 건설기술 진흥 기본계획 추진 배경 및 수립 방향 제7차 건설기술 진흥 기본계획 추진 배경 및 수립 방향 ▲ 정인수 KICT 건설정책연구소 소장, ▲ 윤원건 KICT 건설정책연구소 수석연구원 들어가며 건설기술 진흥 기본계획은 건설기술 진흥법 제3조에 따라 건설기술 정책·제도 선진화 및 연구개발 촉진 등을 통해 기술 수준을 향상하고 경쟁력을 높이기 위해 5년 단위로 수립하는 법정계획이다. 6차 기본계획이 2022년에 종료됨에 따라 2023년부터 향후 5년간 추진해야 할 계획을 수립해야 할 시점이다. 2022년 세계건설시장은 전년 대비 7.1% 성장한 13.9조 달러 규모로 전망되며, 이중 해외 건설시장은 세계건설시장의 약 7%로 추정되어 9,711억 달러 규모가 예상된다. 해외 건설 시장 (ENR, 250대 기업 중 12개)에서 한국은 세계 5위 (5%)이나 2015년 이후 급감하는 추세로 2013년 424억 달러에서 2021년 227억 달러 수주에 그치고 있다. 국내 건설시장은 2021년 역대 최대인 212조 원을 수주하며 지속적으로 호황이나, 기술 및 사업관리가 중심인 건설엔지니어링 분야의 수주 규모는 수년간 6조 원대에서 정체되어 있다. 해외 설계시장 (ENR, 225대 기업 중 11개)에서 한국은 세계 17위이나 (미국 23.2%, 캐나다 18.1% 네덜란드 8.4% 차지) 해외 설계시장 수주 규모는 2015년의 1/3 수준인 6억 달러에 불과하다. 2021년 50대 이상 건설인력은 53% (전체산업 43.3%)이며, 30대 이하는 21.6% (전체산업 33.5%)에 불과하는 등 저출산, 고령화 등 인구구조변화로 건설인력의 고령화가 심화하고 있다. 건설사고 사망자는 연간 약 400~500명가량으로 전체 산업의 약 50%에 이르며 이중 추락사고는 61.9%이고 50억 미만의 중소형사업장의 비중이 68%로 특정 분야에 집중되는 현상이다. 지난 20년간 전 세계 연평균 건설업 생산성 증가율은 1.0%로 제조업 3.6%, 전산업 2.7%에 비해 가장 낮다. 국내 건설 부문의 노동생산성지수는 2017년 106.4로 정점을 찍은 후 2018년부터 하락세를 면치 못하고 있다 (2021년 94.5). 게다가 최근 고환율, 자잿값 급등, 인건비 상승, 청년 인력의 부족, 공공 건설사업의 계속되는 유찰, 날로 악화하는 건설경기 불황 등은 건설산업의 근간을 위협하고 있다. 전차 계획의 평가 제6차 기본계획에서는 2015년 기준 노동생산성을 40% 상향시키고 2016년 기준 건설업 사망자 수를 30% 감소하는 목표를 세웠다. 생산성은 5.1% 하락했고, 사망자 수도 2021년 417명으로 줄었으나 목표에는 미치지 못했다. 부문별로는 스마트 건설기술, 엔지니어링, 기준·제도 추진 실적이 우수하였으나 업계의 생산성 향상과 해외 수주 확대 등은 미흡하였다. 총 36개 세부 계획 중 66%인 23개 과제가 완료되었고 11개 과제가 추진 중 (31%)이며 2개 과제가 미추진 (3%)되었다. 부문별 주요 성과와 미비점은 다음과 같다. 스마트 건설기술 로드맵(2018년 10월)을 통해 기술 분야별중장기 비전을 제시하였으나, 기술의 현장 적용 미흡 BIM은 설계 분야의 활용이 확대 중이나, 시공 등 건설 전단계 도입 및 인력 양성 등 세부 계획 미흡 기술형 입찰 및 종심제(종합심사낙찰제) 등 기술 중심발주제도의 실효성 한계 글로벌 PM시장 확대 및 선진기업 PM시장 진출이 확대되고있으나, 국내 기업 경쟁력 향상은 미미 건설기술인이 90만 명으로 증가, 교육 수요가 팽창하고있으나, 건설기술인에 대한 교육 수준 개선 미흡 인구 감소 영향으로 건설인력 고령화·숙련기술자 부족문제, 청년 인력 고용의 어려움 확대 2016년 대비 2021년 사고사망자 수는 감소(499명→417명)하였으나, 중대 재해법 등에도 불구하고 전 산업 내 비중은50%로 과반 차지 스마트기술 기반 안전 관리체계 현장 적용 체감도 미흡 초고령화로 인한 노동 인력 감소, 현장 생산성·안전성강화, 기후변화·탄소중립 및 시설물 노후화 등 미래환경변화에 대응한 실용화·사업화 기반 R&D 준비 미비 건설 R&D 성과의 실용화 및 사업화를 위한 인프라 확충과성과 활용 제도 정비 필요 건설산업 주체 간 빅데이터 유통 및 관리, 데이터 표준화추진 미흡 제7차 건설기술 진흥 기본계획 수립 방향 제7차 건설기술 진흥 기본계획의 비전은 ‘건설산업의 디지털 전환 (DX)’으로 제시하였으며, 이를 통해 건설산업 생산성 제고와 안전사고 감소가 가능할 것으로 보인다. 목표로는 ① 건설업 생산성지수를 2021년 94.5에서 2030년 110 이상으로 성장시킨다. ② 엔지니어링 업체 해외 매출 225대 업체 중 2021년 11개에서 2027년 15개로 육성 ③ 2021년 대비 건설사고 사망자 수 417을 2027년에 절반으로 감소시키고자 한다. 이를 위해 기본계획의 수립 방향은 (그림 4)와 같이 제시하였다. 5개 수립 방향에 대한 15개 중점 추진과제는 (표 1)과 같다. 건설정책연구소 게시일2023-01-27 조회수 57
• 기대수명 20년 목표 유지보수형 콘크리트 포장 덧씌우기 실용화 기술 개발 기대수명 20년 목표 유지보수형 콘크리트 포장 덧씌우기 실용화 기술 개발 ▲ 남정희 KICT 도로교통연구본부 연구위원 들어가며 국토교통부 도로현황조서 ( 2020)에 따르면 2000년 이후 시멘트 콘크리트 포장 연장은 지속적으로 증가하여 고속도로 ( 1차로) 연장의 약 65.63% ( 12,956 km)에 해당되나, 노후화가 진행되어 리모델링 중장기 계획 ( 안)에 포함된 연장도 무려 19.51% ( 2,528 km)에 해당되는 것을 알 수 있다. 이와 같은 시멘트 콘크리트 포장 노후화의 증가는 필연적으로 유지보수 예산의 증가로 이어진다. 2001년에 349억 원 규모이던 고속도로 유지보수 예산이 2020년에는 1,547억 원 규모로 무려 4.43배나 증가한 것을 보면 효과적인 유지보수 방안 마련이 절실한 시점이 지금이라는 것을 알 수 있다. 이에 부분 단면 보수의 한계를 극복하고, 기존 노후 시멘트 콘크리트 포장과 동일한 계열의 재료를 사용하여 장수명과 고내구성을 확보할 수 있는 시멘트 콘크리트 포장 계열의 덧씌우기 공법 개발 연구를 지난 4년간 진행하였다. 주요 연구성과로 연속철근 보강을 통해 내구성을 극대화시켜 유지보수로 기대수명을 20년 이상 향상시킬 수 있는 덧씌우기 공법을 실용화하였으며, 현재 기술이전 협상이 진행 중이다. 연속철근 콘크리트 포장 덧씌우기 유지보수 공법 실용화 기술 개발 접착식 콘크리트 덧씌우기 공법은 열화된 기존 콘크리트 층을 절삭한 후 콘크리트를 덧씌우기하는 것으로서 내구성과 경제성이 우수한 포장 유지보수 공법으로 알려져 있다. 아스팔트 덧씌우기 공법과 비교하여 상대적으로 사용연한이 길고, 교통량 증가 및 중차량에 대한 하중지지 능력이 우수하여 유지보수 빈도 및 유지관리비를 현저히 줄일 수도 있다. 또한 기존 콘크리트 포장과 재료 특성이 유사하여 유지보수 후 포장 파손이 적기 때문에 경제적인 유지보수 대안으로 평가받고 있다. 기존 콘크리트 포장 덧씌우기 공법은 노후화된 줄눈 콘크리트 포장 ( Jointed Plain Concrete Pavement, JPCP) 위에 콘크리트를 덧씌우고 기존 포장에 있는 줄눈 ( joint) 위치와 동일하게 줄눈을 설치하는 방법을 사용하고 있다. 그러나 줄눈 콘크리트 포장에서 가장 취약한 부위가 줄눈부이며, 보수보강 관점에서 줄눈을 그대로 동일하게 설치한다는 것은 궁극적으로 공용성 증진에 한계가 있을 수 있다. 이에 줄눈 콘크리트 포장의 덧씌우기에서 기존 공법보다 공용 수명을 증진시킬 수 있는 혁신적 공법으로 철근 등의 보강재를 사용하여 줄눈부의 거동을 제한하고 줄눈부를 없애는 방식인 연속 철근 콘크리트 포장형식의 박층 유지보수 공법을 개발하였다.연속 철근보강 박층 콘크리트 덧씌우기 유지보수 공법 ( Ultra Thin-Continuously Reinforced Concrete Pavement, 이하 UT-CRCP)은 기존 포장체의 노후화된 표면을 절삭하고얇은 콘크리트로 덧씌우기하는 방식으로 포장체의 두 층 ( 덧씌우기 포장층과 기존 포장층)이 완전히 부착하여 단일화된 거동을 유도하는 공법이다. 본 공법의 핵심 개념은 기존 열화부위를 제거하고 포장 표면을 개량한다는 점과, 보강재를 통해 포장체의 구조적 능력을 증가시킨다는 점이다. 이를 실현시키기 위한 중요한 전제 조건은 기존 포장체는 하중에 대한 지지를 충분히 유지해야 하며 덧씌우기 층은 기존 포장과 완전 부착이 이루어져야 한다는 것이다. 또한 줄눈부 중심으로 콘크리트 포장이 많이 파손되고 있는 국내 현실을 고려할 때, 덧씌우기 시 효과적인 연속 보강근 배치를 통해 기존 줄눈부에 응력이 집중되는 것을 분산시키고, 제한적인 줄눈 폭 거동을 통해 장기 내구성을 증진시키는 것이다. 실용화를 위한 시공 측면의 핵심 개념은 공용 중인 노후화된 콘크리트 도로를 유지보수할 경우 필연적으로 수반되는 차선 차단 및 이에 따른 교통지체 현상을 최소화하기 위해 보강재 설치 시 한 차선만을 이용하여 유지보수가 가능한 한차선 차단 ( One-lane paving) 공법을 개발한 것이다. 주요 연구성과로는 연속 철근보강 박층 콘크리트 덧씌우기 공법의 실용화를 위한 4차에 걸친 대규모 시험 시공을 들 수 있다. 1, 2차 시험 시공은 경기도 연천에 위치한 한국건설기술연구원 SOC실증센터 내 시험 시공 부지에 60 m 규모의 UT-CRCP를 시공하였다. 본 시험 시공을 통해 개발된 한 차선 차단 공법 장비의 시공성을 평가하였으며, 1종 시멘트를 이용한 일반 레미콘의 현장 적용성도 검증하였다. 또한 매립형 계측기를 이용하여 UT-CRCP에 대한 환경하중 및 축하중에 대한 공용성을 평가하였다. 환경하중 변화에 대한 기존 JPCP와 UT-CRCP의 시공 전후 거동 분석을 보면, 기존 JPCP 조인트 거동에 비해 UT-CRCP의 균열 폭 거동은 기존 대비 약 88% 정도 저감되는 효과를 보여주고 있으며 이는 명백히 연속 철근 보강 효과로 판단된다. 이와 같은 현상은 기존 JPCP 줄눈부 거동이 유지보수를 통해 CRCP의 균열거동 형태로 변환될 수 있는 가능성을 보여준 결과라고 말할 수 있다. 또한 2차례의 시험 시공 결과를 바탕으로 3차 시험 시공은 국토교통부와 의정부 국도관리사무소의 협조를 통해 일반국도 37호선 파주 구간 리비사거리에 약 102 m 연장을, 4차 시험시공은 홍천 국도 관내에서 2022년 5월에 시공 완료하였으며, 현재까지 우수한 공용성을 보여주고 있다. 유지보수를 통해 사용자 중심의 고품질 도로 서비스 제공 이 글에서는 노후 시멘트 콘크리트 포장의 유지보수 시 적용할 수 있는 새로운 형식의 유지보수 공법에 대한 특징과 장점을 소개하였다. 이는 시멘트 콘크리트 포장 덧씌우기 유지보수를 통해 노후화된 도로에 대해 구조적 수명연장뿐만 아니라 사용자 중심의 주행 쾌적성 향상, 연속 시공에 따른 노면소음 저감 등의 부가적 서비스 제공이 가능하다는 것을 의미한다. 끝으로 본 연구의 결실이 실용화를 통해 콘크리트 포장의 새로운 미래상을 제시하였으면 하는 바람이다. 도로교통연구본부 게시일2022-12-27 조회수 224
• 화재안전관리시스템을 활용한 다중밀집시설 화재 발생 시 조기경보 및 대피체계 구축 화재안전관리시스템을 활용한 다중밀집시설 화재 발생 시 조기경보 및 대피체계 구축 ▲ 강 현 KICT 화재안전연구소 수석연구원 다중밀집시설 화재 다중밀집시설에서는 공간의 고밀화·대형화·복합화로 인하여 불특정 대상의 출입 및 사용빈도가 일반적인 건축물에 비하여 상대적으로 높아질 수 있다. 이러한 특성은 화재발생 시 상대적으로 피해의 파급성과 심각성 또한 커질 수 있음을 의미한다. 실제로 국내에서 발생되는 연도별 화재사고 통계를 살펴보면 연간 4만여 건 이상이 지속적으로 발생되고 있으며, 특히 다중밀집시설로 분류될 수 있는 공동주택 및 주상복합 건축물이 포함된 주거건축물의 화재발생 비율이 가장 높게 나타나고 있다. 또한, 행정안전통계연보 ( 2020)의 사회재난 발생현황에서는 그림 1과 같이 다중밀집시설의 대형화재 발생 건수가 가장 높게 나타난 것을 확인할 수 있었다. 다중밀집시설은 용도의 특성에 따라 화재발생 시점의 평면구획이 최초 준공일과 상이할 수 있으며, 시설 이용객의 경우 화재가 발생하였을 때 피난경로를 파악하기 어려울 수 있다. 이와 같은 상황은 재실자의 피난안전성 저하를 비롯하여, 구조대 투입 시 요구조자의 위치 파악이 어려울 수 있어 다른 시설물에 비해 상대적으로 더욱 많은 인명피해가 발생할 수 있음을 시사한다. 다중밀집시설 화재안전관리시스템 - 조기경보 및 대피체계 구축 일반적으로 건축물에는 화재 예방 및 조기 감지를 위한 다양한 감지기가 설치되어 있으며, 만약 설치되어 있지 않은 노후 건축물일지라도 비교적 설치가 간단하며 비용이 저렴한 연기 및 열감지기를 설치함으로써 실시간으로 건축물 내부의 다양한 화재감지 정보를 수집할 수 있다. 광률이 5%일 때 예비경보를 전파하고, 15% 이상일 때 화재경보를 수신기에 전달하게 된다. 이때, 예비경보를 화재 시 조기경보 시점으로 설정하여 재난약자의 우선대피 및 화재대응을 시작할 수 있도록 하였다. 이와 함께 열감지기의 경우 감지기에 50℃ 이상의 온도가 감지될 경우 예비경보를, 70℃ 이상의 온도가 감지될 경우 화재경보를 전파할 수 있도록 하였다. 어떠한 감지기라도 먼저 예비경보 상한선에 도달하게 되면 화재 조기경보를 전파하여 재실자의 안전하고 원활한 대피가 이루어질 수 있도록 하였다. 그림 2는 실물 화재시험을 통하여 화재 초기에 두 가지 감지기에서 감지된 열 및 연기의 측정 데이터를 나타내고 있으며, 모든 시험에서 화재발생 5분 이내에 예비경고가 발생한 것을 확인할 수 있었다. 화재, 지진, 태풍 등의 재난상황에서 설정한 위험단계는 관심, 주의, 경계, 심각의 4가지 단계로 분류할 수 있으며, 이를 일반적인 화재성장단계와 - 일반적으로 화재는 착화 시기부터 화재성장, 플래시오버를 기점으로 최성기 단계를 통하여 화재발생 구획 내 가연물의 전소 또는 산소공급차단 등으로 인한 감쇄기의 4가지 단계로 분류할 수 있다. - 매칭하여 화재위험단계를 설정하고자 하였다. 그 결과, 화재 초기단계를 관심 (화재발생 개연성 증가), 화재 성장단계를 주의 (초기 화재발생으로 인명 및 재산 피해 예측불가), 최성기 단계를 경계 (대형화재로 연소확대 및 요구조자 다수 발생), 감쇄기 단계를 심각 (사상자 발생 및 대규모 인명·재산피해 우려)의 4가지 위험단계로 설정하였으며, 각 위험단계에 따른 대피체계를 그림 3과 같이 제시하였다. - 화재안전관리시스템 그림 4의 화재안전관리시스템은 조기경보 및 대피체계가 탑재된 웹 플랫폼 기반의 유지관리 시스템으로서, 건축물에 설치된 모든 감지기의 신호를 전달받아 실시간 모니터링을 비롯한 재실자에게 상황전파를 수행할 수 있도록 하였다. 화재발생 시 화재위험단계에 따라 모든 재실자에게 그림 3과 같은 각 위험단계에 따른 피난행동요령을 전달하게 되고, 재실자는 전달된 행동요령에 따라 적절한 대피경로를 통하여 건물 밖으로 대피할 수 있도록 하였다. 또한, 재실자가 화재위험단계에 적절한 행동요령을 전달받았으나 자력으로 대피가 불가능하여 구조가 필요한 경우에는 재실자에게 전달되는 피난상황 피드백 메시지를 통하여 특정 재실자의 현재 상황을 파악할 수 있도록 하였다. 이와 같은 조기경보 및 대피체계 구축과 이를 탑재한 화재안전관리시스템은 앞서 소개한 다중밀집시설의 화재 취약성을 보완함으로써 재실자의 안전하고 신속한 대피를 유도할 수 있으며, 급격한 화염확산 등의 이유로 대피하지 못한 요구조자의 위치정보를 파악할 수 있어 구조활동에 대한 지원 또한 가능할 것으로 판단된다. 화재안전연구소 게시일2022-12-27 조회수 197
• ‘쓰레기 팬데믹’ 대비 미세플라스틱 관리 기술 동향 ‘쓰레기 팬데믹’ 대비 미세플라스틱 관리 기술 동향 ▲ 박새롬 KICT 환경연구본부 전임연구원 들어가며 매일 아침 눈뜨자마자 우리는 무의식 속에 플라스틱 세상에서 살아간다. 이제는 없으면 허전한 일회용 마스크, 커피 한잔을 담은 플라스틱 컵, 퇴근 후 마트에서 산 음식 용기, 비닐 백, 배달 음식 용기 등등. 삶의 편리성을 위해서 사용된 플라스틱에 우린 중독되어 살아가고 있다. 플라스틱은 인공적 또는 반인공적으로 탄소와 수소를 합성한 유기 폴리머 (organic polymer) 를 의미한다. 열과 압력을 가함으로써, 쉽게 원하는 모양으로 가공할 수 있다는 점에서 다양한 범위로 사용하고 있다. 전 세계 플라스틱 연간 생산량이 1950년에는 200만 톤의 생산량을 보여주었는데, 2019년에는 3억 7천만 톤에 육박하고 있다. 또한, 최근 COVID-19 팬데믹으로 플라스틱의 사용이 급증함에 따라 국내 2020년 상반기 일회용품 쓰레기가 전년 대비 폐비닐 11.1%, 폐플라스틱 15.2%가 증가함이 보고되었다. 플라스틱의 가장 큰 오염문제는 분해속도가 느리다는 점인데, PET 물병의 경우는 최대 250년, HDPE 플라스틱 용기는 최대 5,000년이 걸린다고 추정되고 있다 (Gewert et al., 2015). 국내에서는 2020년 12월, ‘제120차 국정현안조정점검회의’에서 ‘2050 탄소중립을 위한 생활폐기물 탈 ( 脫 ) 플라스틱 대책’을 발표하면서, 관련 연구가 다부처 사업으로 확대 추진되고 있다. 이 글에서는 미세플라스틱에 대한 개괄적인 소개와 국내외 연구현황 및 향후 연구방향에 대해 소개하고자 한다. 미세플라스틱이란? 미세플라스틱 (Microplastics)은 1 ㎛~5 ㎜ 크기의 플라스틱 입자를 의미한다. 화장품 각질제거제 또는 치약 등에 사용되고 있는 의도적으로 미세한 크기로 제조된 마이크로비드 (microbeads)는 1차 미세플라스틱 (primary microplastics) 으로 분류되고, 플라스틱 제품이 인위적 또는 자연적으로 풍화되어 미세화 된 2차 플라스틱 (secondary microplastics) 으로 분류된다 (그림 1) . 최근에는 1~100 nm 크기의 나노 플라스틱 (nanoplastics) 또한 주목을 받고 있다. 미세플라스틱은 중합 방법에 따라 화학조성이 달라지고 이에 따라, polyethylene (PE) , polypropylene (PP) , polystyrene (PS) , polyvinyl chloride (PVC) , acrylic, polyethylene terephtalate (PET) , polyurethane (PUR)등으로 구분된다. 2004년, 사이언스지에서 현미경으로 식별되는 미세플라스틱의 양이 해양에서 증가하고 있다고 보고되면서 새로운 오염물질 중 하나로 인식되기 시작하였다 (Thompson et al., 2004) . 미세플라스틱의 작은 크기로 인해 인체에 빠르게 흡수될 수 있는데, 인체 유입 후, 소수성 특성 때문에 세포벽을 통과 후 생물농축 (bioaccumulation) 을 유발할 수 있음이 밝혀지면서 국민의 관심이 높아지고 있다. 또한, 플라스틱은 사용 목적에 따라 가소제, 난연제 등과 같은 첨가 물질을 사용하게 되는데, 미세플라스틱이 풍화 과정 중 이러한 첨가 물질을 자연으로 용출시키거나 (유해 물질의 오염원) , 환경 내 공존하고 있는 타 유해 물질 등을 흡착하여 이동할 수 있기 때문에 (유해 물질의 이동 매개체) , 수서생물 및 인체의 유해성을 증폭시킨다고 알려져 있다. 국내외 미세플라스틱 연구 동향 최근 미세플라스틱에 관한 연구 동향을 살펴보면, 다양한 환경매체 중 해양에서의 미세플라스틱에 관한 연구가 46.6%로 우세하고, 다음으로는 지표수 (36.3%) , 토양 (9.7%) , 하수 (6.6%) , 그리고 지하수 (0.9%)가 차지하고 있다 (그림 2-a) . 현재까지 미세플라스틱에 관한 대부분의 연구가 분석법 개발 및 오염현황 조사에도 집중되고 있다 (그림 2-b) . 그러나, 미세플라스틱에 대한 표준화된 미세플라스틱의 시료 채취 및 분석법 부재로, 연구 결과들의 정량적인 비교가 어렵다는 한계가 있다. 따라서, 국내에서는 2022년~2023년에 표준화된 미세플라스틱 분석법이 공표될 것으로 예상 된다. 또한, 미세플라스틱의 위해성 평가 등 생물학적 영향에 관한 연구과 더불어 다양한 환경매체에서의 이동 및 거동 연구 또한 10~15% 정도 진행되고 있다. 그러나, 미세플라스틱에 관한 제거·저감기술 연구는 매우 미비하다. 향후 미세플라스틱에 관한 연구 제언 현재 진행 중인 미세플라스틱 특성 평가, 오염조사, 거동 연구를 기반으로 미세플라스틱의 오염원 추적 기술 개발을 통해 미세플라스틱 유출 사후 관리 기술뿐만 아니라, 사전 예방에 관한 연구가 필요하다. 또한, 최근 미세플라스틱의 재활용, 업사이클링 및 생분해 기술에 관한 연구가 활발히 진행되면서 융합연구를 통해 다양한 분야 ( 예: 도로 및 건축재료 ) 에서 재활용된 플라스틱, 생분해가 가능한 플라스틱을 적용 기술 연구를 통해 더욱 지속이 가능한 미세플라스틱의 연구가 이루어지길 기대한다. 환경연구본부 게시일2022-12-27 조회수 309
• AI기반 스마트하우징 플랫폼 및 지능형 융복합 주거서비스 기술 개발 AI기반 스마트하우징 플랫폼 및 지능형 융복합 주거서비스 기술 개발 ▲ 안기언 KICT 건축연구본부 수석연구원 들어가며 인구사회 구조 변화를 반영한 거주자 삶의 질 향상 및 주거복지 향상 요구가 높아지는 가운데, AI·IoT·클라우드 등 4차 산업혁명 기술의 확산으로, 건설 분야도 주거 공간 자체를 스마트화하는 새로운 형태의 주거 인프라 구축이 진행 중이다. 기존의 스마트 홈 서비스는 모든 세대 및 단지가 공통의 플랫폼과 서비스를 제공받는 제조사·건설사 종속적인 형태로, 거주자가 서비스를 선택하는 데 있어 자유도가 부족하며 신규 서비스 도입에 제약이 따른다. 이를 극복하고자 누구나 다양한 서비스를 개발·등록할 수 있는 개방성과 확장성을 지닌 플랫폼을 통해 거주자가 서비스를 선택하고 이용하는 데 있어 독립성을 지원하는 스마트하우징 환경 구축이 진행 중이다. 이 글에서는 새로운 주거 인프라를 지원하는 스마트하우징 플랫폼 및 서비스의 개념 소개와 개발 방향에 대해 소개하고자 한다. 스마트하우징 개념 스마트하우징은 주택을 구성하는 공간·환경·가전·디바이스 등으로 구성된 물리적 스마트하우스와 이와 관련된 빅데이터 정보기술·IoT 스마트홈 기술·지능형 AI 기술 등이 연계·융합되어 최적화된 공간 환경과 서비스를 제공하는 주택을 말한다 ( 그림 1). 이러한 주택은 주거공간 자체가 정보 수집의 수단이자 서비스를 제공하는 새로운 주거 인프라로 구현된다. 스마트하우징 플랫폼 기존 스마트홈 서비스는 공급자가 제공하는 서비스를 이용하기 위해 장치, 네트워크 등 물리적 구성요소를 신규로 구축해야 하는 반면, 스마트하우징에서는 주거 공간, 단지 및 스마트 시티 등 기존에 구축된 인프라를 통해 데이터를 확보하고, 플랫폼 기능을 활용하여 물리적 자원의 제약 없이 서비스의 제공과 확장이 가능하다. 본 절에서는 클라우드 환경에서 동작하는 스마트하우징 플랫폼 서비스 기능을 IaaS I(nfrastructure as a Service), PaaS P( latform as a Service) 및 SaaS S( oftware as a Service)로 구분하여 설명한다 ( 그림 2). 스마트하우징을 구현하기 위한 물리적 자원인 IaaS로는 데이터를 수집하기 위한 센서, 센서와 플랫폼 간 데이터를 송수신하기 위한 게이트웨이, 데이터 저장, AI 분석 및 서비스 운영 관리를 위한 서버로 구성된다. 특히, 각종 센서 및 IoT 장치들은 인필 ( Infill) 속에 매립되어 주거공간의 물리적 요소를 센서화한다. 게이트웨이는 다중 프로토콜 변환 처리 기능을 갖추도록하여, 데이터 소스들의 네트워킹 다양성을 수용할 수 있다. 이 때, 데이터의 포맷과 통신 규격을 정의하는 표준 프로토콜을 마련하여 광역적 서비스 제공과 데이터 활용을 지원한다. 스마트하우징 PaaS의 주요 기능은 보안, 저장소 통합관리, 다중 접근·분산처리, 그리고 AI 분석 엔진의 활용이 있다. 먼저, 보안은 사용자 인증과 권한을 부여하는 인가, 주거환경과 플랫폼 간 암호화 통신, 그리고 블록체인 기반 저장 데이터의 암·복호화 기능을 갖춘다. 데이터는 스마트하우징 표준 프로토콜을 기반으로 표준 포맷 분류 체계를 따라 관리되며, 실시간 및 저장 데이터의 활용을 지원한다. 또한, 다중 사용자 접근 및 서비스 실행에 따른 부하 관리를 위해 분석·서비스 공간 및 멀티 프로세스의 분산 처리 기능이 있다. PaaS는 시계열, 음성, 영상 등 데이터 유형별 주거 서비스에 활용 가능한 AI 모델을 AI 뱅크에서 통합 관리하며, 이를 서비스 모델 개발 및 연산에 활용할 수 있는 AI 분석엔진 API 기능을 제공한다. 마지막으로, 스마트하우징 SaaS는 화재, 방범, 쾌적, 편의, 유지관리 부문별 지능형 주거 서비스를 플랫폼에서 운영·관리하며, 서비스를 이용하는 신청자에게 제공하는 기능을 갖춘다. 더불어, PaaS의 AI 분석엔진 기능을 활용하여 외부 개발자들이 자유롭게 서비스를 발굴·개발하고, 플랫폼에 등록하여 서비스를 보급·운영할 수 있는 확장성 기능을 갖춘다. 스마트하우징 서비스 스마트하우징 구현을 위해 주택 거주자의 요구를 분석하여 안전·쾌적·편의·유지관리의 4개 부문에 대한 AI 기반 융합 서비스를 개발하고 있으며 ( 표 1), 플랫폼 기반 서비스 운영을 준비 중에 있다. 아울러, 스마트하우징 플랫폼 기능을 기반으로, 다양한 주거 공간 및 분야의 신규 서비스 발굴과 확장이 진행 중이다 ( 그림 3). 맺음말 한국건설기술연구원에서는 고품질 주거환경을 위한 창의적이고 혁신적인 서비스의 보급, 개발 및 운영 환경을 마련하는 ‘AI 기반 스마트하우징 플랫폼 및 서비스 기술 개발’ 연구를 수행 하고 있다. 본 연구 과제를 통해 미래 대응형 주거복지 기반이 강화되고, 스마트하우징 관련 플랫폼 생태계 구축으로 주거 서비스 및 스마트 기기 등 관련 산업 활성화를 기대한다 . 건축연구본부 게시일2022-11-25 조회수 615
• 건설분야 디지털 트랜스포메이션 동향 및 방향 건설분야 디지털 트랜스포메이션 동향 및 방향 ▲ 김종협 KICT 건설정책연구소 수석연구원 들어가며 인터넷의 등장과 통신 기술의 발전으로 인해 디지털 전환의 출현 및 변화는 오래전부터 시작되어 왔다. 최근에는 4차 산업혁명과 디지털 기술 ( 가상현실 및 증강현실, 인공지능, 블록체인, 모바일 기술, 빅데이터, 사물인터넷 등 ) 의 발전이 산업 구조를 바꾸고, 기업의 업무 프로세스와 비즈니스 모델 등 모든 것을 빠르게 변화시키고 있다. 또한 현 정부의 산업공약은 전체적으로 디지털 전환과 규제 완화를 강조하고 있다. 공약 전반에는 모든 산업의 디지털 전환이 강조되고 있으며, 디지털 전환을 이끄는 촉매로 AI와 메타버스, 블록체인과 같은 IT 기술이 거론되었다. 한편, 건설산업은 노동집약적인 생산체계와 건설사업 수행 단계 간의 정보 단절 등으로 인하여 전체 산업 중에서 생산성이 매우 낮은 산업으로 평가되고 있다 ( MGI 2017 ). 이를 감안하면 DX(Digital Transformation)의 체계적 추진 및 4차 산업혁명 기술의 활용을 통하여 건설산업이 다른 분야와 동등한 수준 이상의 생산성을 갖출 수 있는 혁신을 이루어 내고 도약할 수 있는 기회로 만들 필요가 있다. 디지털 트랜스포메이션 정의 및 현황 DX의 사전적인 의미는 디지털 변화 또는 정보의 디지털화라고 말할 수 있으며, 기존에 추구해 온 변화보다 높은 강도의 근본적인 변화와 변혁을 의미한다. 높은 수준에서의 DX는 디지털 기술의 사용을 통해 사회와 산업에서 일어나는 모든 심오한 변화를 포함하며, 상세하게는 ‘디지털 기술 ( 정보, 컴퓨팅, 통신 등 ) 의 조합을 통해 독립체의 특성에 대한 중요한 변화를 만들고 개선하는 것’으로 정의된다 ( Gregory Vial 2019 ) . 기업적 ( 또는 조직적 ) 수준에서의 DX는 ‘디지털적인 모든 것으로 인해 발생하는 다양한 변화에 디지털 기반으로 기업의 전략, 조직, 프로세스, 비즈니스 모델 등 시스템을 근본적으로 변화시키는 경영전략’으로, 주로 효율성 및 생산성과 같은 기업의 성과 향상을 위한 디지털 기술의 활용으로 정의된다. 기업적 수준의 정의는 가장 일반적으로 통용되는 DX 개념이며 사회적 또는 거시적 수준의 DX는 ‘디지털화의 결과로서 기인한 개인, 기업, 사회 및 국가의 글로벌화 과정’으로 정의할 수 있다. 2020년 IDC ( International Data Corporation ) 는 기업의 디지털 트랜스포메이션의 도입 및 적용에 관하여 1단계 ( 임시, Ad Hoc ) , 2단계 ( 기회, Opportunistic ) , 3단계 ( 반복, Repeatable ) , 4단계 ( 관리, Managed ) , 5단계 ( 최적화, Optimized ) 로 정의하였으며, 국내외 건설업체의 60% 이상이 DX의 초기 단계인 1단계 ( 임시단계 ) , 2단계 ( 기회단계 ) 에있다고 발표하였다 ( IDC InfoBrief 2020 ) . 건설 분야에서의 정의는, 국내 건설사의 68%가 DX에 우선순위를 두고 있으며 기업의 관점에서 DX를 해석하고 있는 바에 따라 ‘제3의 플랫폼 혹은 신기술을 활용하여, 조직, 운영 및 비즈니스 모델의 혁신을 추진하며 새로운 비즈니스의 운영 및 성장을 구현’하는 것으로 정의할 수 있다 ( IDC Info Brief 2020 ) . 현재 건설사들이 행하는 디지털 활동은 목적에 따라 크게 두 가지로 나눌 수 있으며 다음과 같다. ①내부 시스템 통합에 중점을 두는 활동으로, ‘업무 효율을 개선하는 일련의 활동’을 의미 ( 예를 들어, Big Data를 활용한 BIM, DfMA, Robotics 등 ) . ②기업의 외부, 즉 Eco-system ( 금융, 제작운송 등 ) 의 통합을 통한 ‘건설 업무 형태의 근본적 변화.’ 그러나 이는 기존에 행해온 디지털라이제이션 ( Digitalizaion ) 활동과 유사하며, 건설산업의 DX 정의는 아직 모호한 것이 현실이다. 건설산업 디지털 트랜스포메이션 적용사례 최근 글로벌 건설시장에서는 BIM, 사물인터넷, AR/VR, 클라우드 블록체인, 자율주행, 플랫폼, 모듈, 모듈러, 인공지능, 클라우드 등을 활용한 콘테크 기업들이 많이 등장하고 있으며 각 기업은 생산성 및 부가가치 향상, 리스크 감소, 친환경적 효과 등 다양한 관점에서 건설 효율성을 증진하기 위해 노력하고 있다. 또한 미국을 선발주자로 하여 영국, 프랑스 독일 등 다양한 국가에서 건설산업에 DX를 적용한 글로벌 콘테크 기업이 등장하고 있다. 국내의 경우에는, 정부 주도의 건설산업 DX 적용 활성화를 위해 스마트 건설 기술 로드맵과 건설사업 생산 구조혁신 로드맵을 발표하였으며, 2020년부터 국토교통과학기술진흥원에서 진행하고 있는 스마트 건설 기술 개발사업을 통해 국내 건설산업의 DX 적용을 촉진하고 있다. 또한 2022년 스마트 건설 EXPO에서 국내 콘테크 기업들이 BIM, 디지털 트윈, 사물인터넷, 모듈러 등을 적용한 관련 기술을 선보인 바 있다. 건설산업 디지털 트랜스포메이션 도입에 따른 이점과 기대효과 건설산업 DX의 도입은 단순한 생산성 향상이 아닌, 고부가가치 사업으로의 전환 가속화, 리스크 감소, ESG 트렌드에 맞춘 친환경적인 부분에서도 크게 기여할 수 있다. 디지털 기술을 도입함으로써 건설 생산성은 25 % 향상 효과, 부가가치 1.42p 증가, 산업재해 및 리스크의 감소, 친환경 대응 ( 폐기물 3 ~ 60 % 및 탄소배출 50 % 감소 ) 이 가능할 것으로 전망된다 ( 삼정KPMG 경제연구원 2021 ) . McKinsey Global Institute에 따르면, DX는 14~15 %의 생산성 향상 및 4~ 6 %의 비용 절감이 가능하다. 만약 건설 생산성 증가율 ( 지난 20년간 연평균 1 % ) 이 세계 경제 생산성 증가율 ( 지난 20년간 연평균 2.8% ) 수준에 도달하게 된다면, 부가가치 1조 6천억 원 증가가 가능할 것으로 보고 있다. 단, 건설 분야에서 DX가 성공적으로 추진 및 정착하기 위해서는 타 산업의 성공, 실패 사례를 바탕으로, 단순히 디지털 기술을 덧입히는 과정이 아닌, 문제를 명확히 정의하고 디지털 기술 접목을 통해 혁신적으로 개선하고 비즈니스 경쟁체계를 바꿀 수 있는 수준이 될 필요성이 있다. 건설정책연구소 게시일2022-11-25 조회수 792
• 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 기술 동향 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 기술 동향 ▲ 류은미 KICT 화재안전연구소 수석연구원 들어가며 화재 안전 기술은 우리 사회에 만연한 안전 불감증, 영세한 제조업체의 기술 개발 투자 저조, 각국 화재안전기준의 상이로 인한 해외시장 개척의 어려움 등의 이유로 다른 기술에 비해 발전에 어려움이 있다. 따라서 4차 산업혁명 기술과 화재 안전 기술의 융복합은 소방 설비의 유지·관리를 용이하게 할 뿐 아니라 화재를 좀 더 신속히 진화하여 화재로 인한 인명· 재산 피해를 효과적으로 줄일 수 있다. 또한, 정확한 현장의 상황 파악과 신속한 출동을 도와 소방 활동의 효율성을 높이고 소방대원의 안전까지 확보할 수 있을 것이다. 스마트해진 화재 안전 기술은 해외시장으로 진출할 수 있는 기반이 되어 소방시장의 규모를 확장 시킬 수 있다. 이 글에서는 기존 화재 안전 시스템 및 4차 산업혁명 기술을 이용한 소방 설비 기술에 대한 현황을 간단히 소개하고자 한다. 기존 화재 안전 시스템 기존 화재 안전 시스템은 자동화재탐지설비를 통해 화재의 발생을 재실자, 관리자 및 소방서에 알리게 된다. 그에 따라 관리자는 재실자에게 안전하게 피난을 유도하고, 소방대원은 화재를 진압하게 되는 구조이다. 자동화재탐지설비의 구성 요소는 수신기, 발신기, 감지기, 경보 등이 있다. 수신기는 감지기, 규모 등에 따라 P형, R형, M형으로 구분되고 있다. P형 수신기는 가장 기본이 되는 형태의 수신기로 많은 건축물에 적용되어 있으며, 신호전달을 경계구역으로 개별 신호선에 의한 공통 신호 방식으로 화재의 위치를 정확히 알 수 없다. 그에 반해 R형 수신기는 다종 통신선에 의한 방식으로 대규모 단지나 고층 빌딩에 주로 적용된다. 기존의 화재 안전 시스템은 어떠한 감지기, 중계기, 수신기, 발신기가 설치되느냐에 따라 화재의 감지, 확인, 대응에 있어 정도의 차이가 있다. 최근에는 R형 수신기와 아날로그 감지기를 사용하는 경우 화재 발생 위치를 확인할 수 있는 경우도 있다. 그러나 화재 발생 이후 화재의 성장 및 확대에 대한 정보를 확인하는 것은 불가능하므로 내부 재실자의 효율적인 피난을 위한 화재 정보가 부족한 것이 현실이다. IoT 및 ICT 기술을 이용한 소방 설비 기술의 특허 동향 4차 산업 혁명 기술을 이용한 소방 설비의 특허 동향을 살펴보면, 그림 2와 같이 분석구간 초기인 1999년에서 2014년까지는 완만한 형태의 증가 추세를 나타냈으나, 2015년부터 최근까지 빠른 형태로 증가 추세가 나타나고 있다. 한국의 관련 특허 점유율은 약 57%로 가장 많은 특허 기술을 점유하고 있는 것으로 나타났으며, 한국의 흐름이 전체 동향 흐름을 주도하고 있어 한국 출원의 급격한 증가에 따라 전체 동향 또한 급격하게 증가하는 추세를 나타내고 있다. 다만, 한국 국적 대다수 출원인의 특허 출원 건수가 1~2건에 불과하므로 아직 4차 산업 혁명 기술을 이용한 소방 설비 기술에 대하여 타국에 비해 지속적인 연구개발이 이루어지고 있는 상황이라 보기는 어렵다. 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템 기존의 수신기는 화재 발생 시간과 위치를 판단할 수 있으나 재실 인원, 재실자 위치, 피난 경로 등을 판단할 수는 없다. 하지만 최근에는 센서를 부착해 실시간으로 데이터를 수집하는 IoT 기반 소방 설비 기술, 인공지능(AI) 기반 기술을 활용해 화재를 예측함으로써 안전성과 신뢰성을 향상하는 화재 안전 대응 기술 등이 활발히 연구되고 있다. 또한, 그림 3과 같이 기존 화재 안전 시스템에 gateway를 설치하여 화재 데이터를 수집하고, 이를 분석하여 화재의 성장 및 확대를 예측하는 연구도 최근에 수행되고 있다. 이러한 화재 안전 기술은 재실자에게 최적화된 피난 경로를 제공하고 관리자가 실시간으로 모니터링할 수 있으며, 소방대원이 효율적인 화재 진압할 수 있도록 하여 인명과 재산 손실을 최소화할 수 있다. 향후 방향 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 화재 발생 시 건물 내 정확한 화재 상황을 파악하여 골든타임 안에 건물 내 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 화재 발생 시 건물 내 정확한 화재 상황을 파악하여 골든타임 안에 건물 내 재실자를 긴급 대피시키고 재산 피해를 최소화할 수 있는 화재 안전 시스템이 절실히 필요한 점에서 향후 빠른 성장을 보일 것으로 판단된다. 다만 4차 산업혁명 기술을 이용한 화재 안전 시스템은 검증 제도를 통하여 승인받아야 하고, 위치정보법· 개인정보 보호법 등의 기존 법적·제도적 측면의 장애 요인으로 인해 상용화가 어렵다는 한계가 있다. 이에, 관련 산업에 규제 유예 등을 적용하여 이러한 기술도입에 따른 문제점을 최소화하면서 관련 기술이 활발히 연구될 수 있도록 해야 한다. 화재안전연구소 게시일2022-11-25 조회수 387

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