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• 도시홍수예보 시행을 위한 고속예측기술 개발 연구자: 김형준 수자원하천연구본부 수석연구원 심상보 수자원하천연구본부 박사후연구원 들어가며 최근 기후변화의 영향으로 강우의 지속시간 및 공간적인 집중화가 가속되면서 그동안 겪어보지 못한 규모의 홍수피해가 자주 발생하고 있다. 2020년 장기간의 장마로 인하여 우리나라 전역에서 홍수피해가 발생하였으며, 일부지역에서는 계획홍수량을 초과하는 홍수가 발생하여 대규모 인명 및 재산 피해가 발생하였다. 2022년에는 서울시 남부에 발생한 집중호우로 인하여 도시의 내수배제시설의 능력을 초과하는 홍수가 발생하여 도시지역 곳곳이 침수되었으며, 지하공간에 거주하는 인구가 많은 관악구 일대에서는 인명피해가 발생하기도 하였다. 이와 같이 예상을 초과하는 강우사상이 발생하는 경우는 계속해서 증가할 것으로 예상된다. 특히, 불투수 지역의 비율이 높은 도시지역의 경우 국지적인 집중호우에 의한 침수피해를 겪게 될 위험성이 높아지고 있으며, 앞으로 그 위험성은 더욱 커질 것으로 예상된다. 이에 대한 대책으로 환경부는 최근 발생한 대규모 홍수피해 경험을 바탕으로 홍수예보 영역을 확대하기 위하여 하천의 홍수특보지점을 추가로 지정하고 있으며, 새로운 법을 제정하여 도시지역에 대한 홍수예보를 실시할 제도적 근거를 마련하였다. 한국건설기술연구원에서는 환경부의 도시지역 홍수예보 시행을 지원하기 위한 도시홍수예보 모형을 개발하고 있다. 실시간 도시홍수예측 모형의 개발 1. 도시홍수 예측을 위한 이중배수모형 집중호우로 인한 도시의 침수현상을 해석하기 위해서는 강우가 지표면에 내린 후 거동 현상을 해석하는 2차원 모형과 지하에 설치되어 있는 복잡한 우수관망 내의 흐름을 해석 할 수 있는 1차원 모형이 필요하다. 도심지 침수해석에 활용되는 오래된 방법은 1차원 우수관망 흐름해석을 수행한 후, 관망에서 배제된 유량을 산정하여 도시의 지표면으로 배출된 유량을 2차원 모형에 적용하여 침수범위를 해석하는 방법이었다. 이와 같은 방법은 지표면으로 배제된 유량이 다시 우수관망으로 재유입될 수 있는 현상을 반영하지 못하여 침수면적을 과다하게 산정할 가능성이 있다. 최근에는 우수관망 흐름해석 모형과 지표수 흐름해석 모형을 동적으로 연계함으로써, 우수가 관망으로 유입되고, 우수관망의 능력을 초과하는 유량에 의한 침수과정과 지표면에 잔류한 우수가 다시 관망으로 유입되어 침수가 해소되는 과정을 모의할 수 있는 알고리즘을 적용한 모형 개발이 이루어지고 있다. 한국건설기술연구원 수자원하천연구본부에서는 강우지표수 흐름-우수관망 흐름을 동시에 해석할 수 있는 HCSURF(Hyper Connected Solution for Urban Flood) 모형을 개발하였다. 우수관망 흐름 해석에는 가장 일반적으로 사용되는 미국 환경보호청(EPA)의 SWMM(Storm Water Management Model) 5.2 버전의 소스 코드를 사용하였으며, 지표수 흐름해석에는 2차원 천수방정식을 유한체적법으로 이산화한 자체 개발코드를 이용하였다. SWMM 모형은 C언어로 작성되어 있고, 지표수 흐름은 Fortran 언어로 개발되었으며, Visual Studio 내에서 하나의 프로젝트로 구성하여 서로 정보를 교환할 수 있도록 구성한 후 하나의 실행파일로 제작되었다. HC-SURF 모델은 도심지의 우수 거동을 분석하기 위하여 우수관망과 지표수의 흐름모의를 수행하는 기법의 결과를 서로 공유함으로써 도시홍수를 해석할 수 있도록 설계되어 있다. 우수관망으로 유입되는 유량의 산정은 SWMM 모형의 집체형 강우유출모의 결과를 이용하여 순차적으로 우수관망 흐름모의에서 지표수흐름 흐름모의로 연결되거나, 분포형 강우를 이용하여 지표수 모의를 수행하고 우수관망의 유입유량을 계산한 후 지표수 결과와 비교하여 잉여유량 및 재유입 유량을 산정할 수 있는 방법이 각각 모형에 반영되어 있다. 2. 효과적인 도시 내 건물 형상반영 도시지역에 대하여 강우유출과 지표수 거동에 대한 해석을 기반으로 홍수예측을 수행하기 위해서는 하천과 달리 도심지 내의 건물과 도로 등 다양한 시설이 흐름에 미치는 영향을 반영하는 것이 중요하다. 도시홍수 해석 시 건물의 영향을 수치격자에 반영하는 방법으로는 (a) 계산 영역에서 건물을 제외하는 방법, (b) 수치격자 내에 건물이 차지하는 비율을 산정하여 유효면적을 지배방정식에 반영하는 방법, (c) 건물이 포함되는 영역의 격자에 높은 값의 조도계수를 적용하여 흐름의 유속 및 방향을 제어하는 방법 등이 있다. 도시홍수예보를 위한 효율적인 수치해석 모형을 개발하기 위하여 건축물을 모형에 반영하는 방법에 따른 결과의 차이에 대한 연구를 수행하였다. 2022년 대규모 도시홍수가 발생한 도림천의 신대방역 인근 지역에 대하여 모형을 적용하여 그 결과를 그림 2와 같이 비교하였다. 그림 2(a)는 건축물을 수치격자에서 배제하고 침수범위를 모의한 결과이다. 도로 형상을 매우 정밀하게 반영하고 있음을 확인할 수 있지만, 격자 생성 시 정확하게 반영하지 못한 공간에 대해서는 수치모의 영역에서 배제되어 실제 침수가 발생할 수 있는 공간을 모의에서 배제하게 되는 문제점이 있다. 건물이 수치격자에 차지하는 비율을 반영하여 도시홍수를 모의한 결과를 그림 2(b)에 나타내었다. 수치모의 결과, 계산영역을 표현하는 격자의 형상에 관계없이 도시홍수를 모의하였지만, 도로를 통하여 침수가 발생하는 현상을 합리적으로 모의하고 있음을 확인할 수 있다. 건축물이 많은 지역은 침수심이 산정되지 않았으며, 우수가 유하할 수 있는 공간이 많은 격자를 중심으로 도시홍수를 모의할 수 있다. 수정 조도계수를 이용하여 도시홍수 범람모의를 한 결과를 그림 2(c)에 나타내었다. 건축물이 있는 공간에 조도계수를 증가시켜 우수흐름의 저항을 크게 설정하였지만, 실제 건축물이 있는 공간으로 우수흐름이 발생한다. 그와 같은 결과로 도시홍수 면적이 3가지 모의 조건 중에서 가장 넓게 형성되는 것을 확인할 수 있다. 3. 병렬처리기법 도입을 통한 실시간 예측성능 구현 도시홍수예보 시행을 위해서는 모의수행을 최소한으로 단축하여 업무효율을 향상할 필요가 있다. HC-SURF 모형은 병렬처리기법을 적용하여 계산효율을 향상함으로써 실시간 도시홍수예보가 가능하도록 구축되었다. 표 1은 각 조건에 병렬처리기법을 도입하여 산출한 계산소요시간이다. 건물 형상을 반영하여 수치격자를 생성한 경우에는 병렬처리기법을 적용하였음에도 불구하고, 아주 작은 면적을 갖는 계산격자에 의하여 계산시간 간격이 결정되기 때문에 계산시간을 단축했음에도 다른 기법보다 오랜 계산시간이 요구된다. 균일한 계산격자를 활용하여 건물의 영향을 반영한 수치모의에서는 계산시간의 단축비율도 높을 뿐만 아니라 계산시간도 매우 적게 필요한 것을 확인할 수 있다. 실증시험을 통한 현업화 추진 환경부는 2022년 도림천 유역에 발생한 대규모 도시홍수 이후 ‘도시하천유역 침수방지대책법’을 제정하고, 홍수예보 대상영역을 확대하기 위한 제도적 기반을 마련하였다. 이후, 도림천을 대상으로 시나리오 기반의 도시홍수지도를 유관기관에 제공하는 기술을 구축하였으나, 실시간 수문현황을 반영하여 정확한 도시홍수 정보를 제공하기에는 기술적으로 미흡한 부분이 많이 있다. HC-SURF 모형은 개발 초기단계부터 환경부의 도시홍수 예보 지원을 위하여 기능 및 성능이 설계되었으며, 2022년부터 2024년까지 3년간의 연구개발을 통하여 기본적인 성능을 구현하였다. 2025년부터는 환경부 한강홍수통제소의 「댐-하천 디지털트윈」 운영 서버 내에서 실증실험을 계획하고 있으며, 3월부터는 환경부 수문조사 데이터베이스와 실시간 연계체계를 구축하여 협업의 지원을 위한 모형의 고도화를 추진할 계획이다. 앞으로 2년 남은 연구 개발 기간 동안 수요자인 환경부의 의견을 반영한 HC-SURF 모형의 고도화를 완료하여 향후 우리나라 고유의 기술로 도시홍수예보가 실시될 수 있는 기틀이 마련될 수 있을 것으로 기대된다. 수자원하천연구본부 게시일2025-05-26 조회수 83
• AI 기술을 활용한 지반공학에서의 텍스트 데이터 활용 연구자: 양엄지 KICT 지반연구본부 박사후연구원 들어가며 Web of Science의 문헌 기록에 따르면 2015년 이후 NLP(Natural Language Processing) 및 워드 임베딩(Word embedding) 기술에 관한 연구가 비약적으로 진행되었으며, 지질학 분야에서는 이런 연구 동향이 발견되나(Fuenteset al., 2020; Ghorbanfekr et al., 2024), 지반공학 분야에서는 연구사례를 찾을 수 없었다(그림 1). 이러한 차이는 지질학 분야에서 지층 또는 암석 등에 대해 작성한 서술적 텍스트를 활용해 온 것과 달리, 지반공학 분야에서는 수치 데이터 중심의 연구 환경이 지배적이었기 때문으로 판단된다. 그러나 근래 국내 지반공학 산업현장에서 시공 및 설계 자동화에 대한 수요가 급격히 증가함에 따라 多양식 보고서 내 텍스트 데이터 분석에 관한 필요성이 급부상하였다. 이러한 수요에 비해, 현재 국내 지반조사 보고서 유통자료는 표준화가 미흡하여 다양한 양식의 자료를 일일이 확인하고 표준 양식에 맞춰 데이터베이스에 등록하는 상황으로 시간/인력의 낭비 유발 및 데이터베이스 구축 효율성을 저하하고 있다. 지반조사 보고서의 양식을 강제적으로 통일시키는 방법도 있겠지만, 필자는 현재 LLM(Large Language Model) 등의 발전속도를 고려할 때 유연한 보고서 분석 기술 개발을 통해 현행의 문제를 포용적으로 해결할 수 있을 것으로 판단하여 관련 연구를 진행하고 있다. 이 글에서는 지반공학에서의 텍스트 데이터 활용을 위한, 그중에서도 워드 임베딩 기술에 관해 간략히 소개하고자 한다. 워드 임베딩 기술의 개념 및 연구 결과 워드 임베딩이란, 머신이 이해할 수 있도록 자연어를 단어 간 의미적 관계를 반영한 수치벡터로 변환하는 기술이다. 적절한 워드 임베딩이 선행되면 머신은 벡터 공간에서 단어간 의미적 유사성을 정량적으로 평가할 수 있다. NLP 연구 초기에는 희소표현(Sparse representation)을 통해 단어를 변환했다. 희소표현은 대표적으로 원-핫 인코딩(One-Hot Encoding)을 활용했으며, 이것은 단어집합[말, 강아지, 돼지, 소]의 각 객체를 [1,0,0,0], [0,1,0,0], [0,0,1,0], [0,0,0,1]으로 표현하는 방식이다. 이 방법은 소규모 단어집합 내 객체를 구분하는 데는 용이하나, 집합 내 단어가 늘어날수록 벡터의 차원이 증가하여 연산비용이 커진다는 문제점과 근본적으로 의미적 관계를 반영하지 못하는 한계가 있었다. 이후, 밀집표현(Dense representation) 또는 워드 임베딩이 등장하여 벡터의 각 성분이 이진코드가 아닌 실수로 표현됨에 따라 고정된 길이의 벡터로 방대한 단어를 표현할 수 있게 됐다. 워드 임베딩에는 정적 임베딩(Static embedding)과 문맥 임베딩(Contextual embedding)이 있다. 정적 임베딩은 단어당 하나의 고정된 임베딩 벡터를 사용하며, 문맥 임베딩은 문맥에 따라 단어의 임베딩 벡터가 달라지는 방식으로 최근 LLM 모델에는 기본적으로 문맥 임베딩이 반영되어 있다. 문맥 임베딩이 필요한 이유는 자연어에서 ‘have, get, make’ 등 다의어가 문맥에 따라 다른 뜻을 갖기 때문이다. 그러나 SCI 논문 또는 연구보고서와 같이 전문적이고 공적인 글에서는 이러한 다의어 문제가 대폭 완화되기 때문에 사용자의 문제 설정에 따라 연산비용이 큰 문맥 임베딩을 고수할 필요는 없으며, GloVe나 Word2Vec 등의 정적 임베딩만으로도 충분히 효과적인 결과를 얻을 수 있다. 이러한 결론은 영문 텍스트에 대한 내용으로, 국문 텍스트의 경우에는 상황이 조금 다르다. 한국어의 전문용어가 대부분 한자를 차용했기 때문에 동형이의어(Homograph)가 전문적인 텍스트에서도 다수 발견된다. 예를 들어, ‘기술’이라는 단어는 ‘Technology’가 될 수도 있고, ‘Description’일 수도 있다. 이 때문에, 국문 지반공학 텍스트 분석에 AI 기술을 접목하기 위해서는 문맥 임베딩이 필수적일 것으로 보인다. 다시 본론으로 돌아와, 워드 임베딩이 단어 간 의미적 관계를 반영하는 방법을 GloVe(Global vectors for word representation) 모델을 예시로 설명하고자 한다. 워드 임베딩을 위해 수집한 텍스트에 GloVe를 적용하면 가장 먼저 동시발생빈도 행렬이 계산된다. 동시발생빈도 Xij란 i라는 중심단어가 등장하는 문맥에서 j라는 주변단어가 등장하는 빈도를 의미한다. GloVe는 주어진 텍스트 데이터셋내 각 단어를 표현하는 벡터 Wi및 Wj의 내적값이 문맥 내 동시발생빈도의 로그값에 수렴하도록 최적화한다. 이때 J는 GloVe의 목적함수이며, f(Xij)는 로그와 마찬가지로 값이 큰 동시발생빈도 Xij의 영향을 완화하여 최적화가 특정 단어에 과도하게 치우치는 것을 방지하는 가중치 함수이다. 이에 따라, 문맥에서 자주 동시에 발견되는 단어 조합일수록 임베딩 벡터 간 내적값이 크기 때문에 문맥적 관계성이 있는 또는 유사한 단어를 정량적으로 제시할 수 있게 된다. 표 1은 지반조사 관련 SCI 논문 6천 건을 웹상으로 수집하여 GloVe를 학습시킨 결과, 중심단어 ‘불연속면 (Discontinuity)’, ‘표준관입시험(SPT)’, ‘기초(Foundation)’및 ‘암반분류법(RMR)’에 대한 주변단어를 제시한 결과이다. GloVe를 통해 학습된 단어들의 임베딩 벡터들은 의미적 관계를 반영하고 있기 때문에, 중심단어의 주변단어는 단순히 알파벳순으로 제시되지 않고, 예를 들어 불연속면이란 단어의 경우, 불연속면을 2차원으로 도시하는 Stereonet, 불연속면의 기하학적 상태를 기술하는 면(Plane)과 방향성(Orientation) 등 문맥상 관계어를 유사도에 따라 제시했다. 이때, 유사도는 벡터 간 방향적 유사성을 측정하는 코사인유사도(Cosine similarity)를 통해 평가한다. 한편, 표 1의 주변단어들이 정량적 수치인 유사도에 의해 제시되며, 이들 그룹 간에 중복이 없다는 것은 중심단어-주변단어 그룹 간에 정량적인 군집화가 가능함을 시사한다. 필자는 이러한 배경을 바탕으로 영상처리기술, GPT Python API, 1D 합성 곱신경망(CNN) 및 k-최근접 이웃(KNN) 모델을 활용하여 지반공학 분야에서 가장 기초적으로 활용되는 시추주상도 정보 추출 자동화 기술을 개발하였다(그림 2). 해당 기술은 보고서 내 표로부터 셀 단위 텍스트 정보를 추출한 뒤, 정보가 일반적인 수준의 지반조사용어인지 판별하여, 지반조사용어일 경우 GPT를 활용한 영문번역을 자동화 한다. 번역된 용어들을 미리 지반조사 관련 논문으로 학습시켜 둔 GloVe 모델에 입력하여 워드 임베딩을 진행하고 임베딩 벡터의 의미적 상관성에 기반하여 1D CNN 및 KNN 모델로 분류함으로써 텍스트 정보 추출 및 분류를 지능화하였다. 지반공학에서의 텍스트 데이터 활용 기술의 미래 방향 최근 보고서 분석 및 정보처리 자동화와 관련하여 LLM을 활용하려는 시도가 등장하고 있기 때문에, 상기 접근법에 관해 의아한 시선도 많을 것으로 예상한다. 그러나 LLM은 근본적으로 생성형 모델이기 때문에 대용량 문서처리 자동화에 있어서 일관된 답변만을 기대하기는 어려우며, 이에 따라 LLM 단독 사용 시에는 사용자의 지속적인 감독이 필요하다. 본 연구의 텍스트 분류는 지반공학 텍스트의 문맥적 관계에 기반한 분류이기 때문에 직관적이며 결과 해석이 가능하다. 또한, GPT 기반 번역에서 유의어(Synonyms)의 개입으로 인한 불확실성도 대량의 지반조사 텍스트로부터 학습한 문맥적 관계를 담은 임베딩 벡터를 통해 일정 수준 대응이 가능하다. 한편, 본 연구의 워드 임베딩 모델은 단어의 문맥적 유사도에 기반하기 때문에, 의미적 연산(e.g., ‘king’-‘man’+‘woman’=‘queen’) 또는 논리적 연산(e.g., (x>0.5)⊂(x>0.3)) 반영에 있어서는 한계가 있다. 이에 따라, 향후 지반공학 텍스트 분석을 위해서는 기존의 LLM 및 소개한 워드 임베딩 외에도 ‘Knowledge graph embedding’의 접목이 필수적일 것으로 판단된다. 참고자료 Fuentes, I., Padarian, J., Iwanaga, T., & Vervoort, R. W. (2020) 3D lithological mapping of borehole descriptions using word embeddings. Computers & Geosciences, 141, 104516. Ghorbanfekr, H., Kerstens, P. J., & Dirix, K. (2024) Classification of Geological Borehole Descriptions Using a Domain Adapted Large Language Model. arXiv preprintarXiv:2407.10991. 양엄지, 유병수, 강호덕, 한진태(2024) 다양식 지반조사보고서 정보처리 자동화를 위한 인공지능 플랫폼 개발, 대한토목학회 2024년도 정기학술대회 논문집 – 전문연구 “설계 시공 단계에서의 AI, LLM 활용 기술 연구세션”. 지반연구본부 게시일2025-05-26 조회수 69
• 미래 모빌리티를 위한 스마트 도로 인프라 연구 방향 연구자: 류승기 KICT 도로교통연구본부 선임연구위원 들어가며 현재 도로 인프라는 지역 수요 공급의 불균형으로 교통혼잡, 환경오염, 각종 교통사고로 몸살을 앓고 있다. 여기에 더해 도로는 늙어가고 있으며, 이상기후로 도로의 노화 속도는 더 빨라진다고 볼 수 있다. 이로 인한 사회·경제적 피해액은 증가하고 있으며, 이에 대한 대책으로 도로의 공용수명 연장과 정상성 유지를 위해 스마트 도로로 발전해야 하고, 이를 실현하는 혁신적인 연구 개발을 적극적으로 도입할 필요가 있다. 스마트 도로라는 것은 현재와 과거의 데이터에 기반해 현재의 도로 상태를 파악하고 미래의 상태를 예측하여 도로 비정상성을 선제적이고 빠르게 회복시키는 미래형 도로라고 생각한다. 도로는 공익적이면서도 늘 위험이 공존하는 공간이므로 항상성과 회복성을 위해 많은 예산이 투입되어야 하는 공공재이다. 우리는 최적의 솔루션을 연구 개발하여 스마트 도로 기술을 계속 공급해야 한다. 스마트 도로는 자동차, 철도, 도심항공모빌리티(UAM), 지하철, 버스 등 다양한 교통수단의 이동성을 높이고, 수단 간 연결성을 향상하며, 혁신적 교통 시스템을 도입하면서 실현할 수 있다. 스마트 도로를 실현하는 핵심 기술은 전통적 도로·교통 기술과 더불어 인공지능, IoT, 빅데이터 분석, V2X 등 ICT 융복합 기술, 특히 최근 인공지능 기술의 발달과 광범위한 활용성으로 스마트 도로의 필수적인 전략 기술로 준비해야 한다. 스마트 도로는 계획에서 건설, 유지보수 전 과정에 걸쳐 미래 모빌리티를 위한 핵심기술 개발에 집중해야 한다. 도로계획과 건설 과정에서는 자재, 시간, 비용 등을 계산, 분석 및 예측하여 효율적인 자원 관리와 동시에 비용을 절약할 수 있다. 건설 및 유지관리 과정의 품질관리와 안전관리에 있어서 스마트 도로 기술은 핵심적인 역할을 할 것이다. 미래의 도로인프라 연구 개발 정책은 현재 교통 문제 해결과 다가올 미래 모빌리티 변화에 대응하기 위해 보다 혁신적인 연구 개발 프로그램 도입과 정부 정책을 준비해야 한다. 한국건설기술연구원은 도로교통연구본부를 중심으로 미래교통 스마트인프라 핵심기술 분야를 설정하여 연구 개발을 수행하고 있다. 스마트 도로 인프라 연구 방향과 성과 도로교통연구본부는 2021년부터 2024년까지 도로교통 R&R을 미래 모빌리티, 지속가능한 친환경 도로, 국제 및 지역 협력, 미래도로실증인프라 건설을 중점 연구분야로설정하여 미래 모빌리티를 위한 스마트 도로 인프라 핵심기술 개발에 집중하였다. 특히 미래 모빌리티 분야는 자율주행 협력형 도로 인프라와 서비스 기술 개발을 목표로 도로인프라 중심으로 연구 개발을 수행하였다. 2021년도는 도로교통연구본부 조직의 원년이기에 도로시설안전, 디지털전환서비스, 교통신호시스템, 능동형 도로 결빙사고 저감, 무선충전형 에너지 도로 인프라, 스마트 모빌리티 MaaS(Mobility as a Service), AR 기반 차량위치 인식기술 등 연구과제 기획을 중점적으로 수행했다. 2022년도는 본격적으로 대표과제와 시드과제를 수행했으며, 미래 모빌리티 분야로 안전한 미래도로를 위한 객체인식기술, 자율주행 안전을 위한 도로시설물, 차량영상기록장치 기반 운전주행보조기술을 연구 개발했으며, 동시에 정책적 요구가 있었던 지능형 도로안전시설관리시스템, 대중교통인프라 서비스진단기술에 대한 과제 기획을 추진했었다. 2023년도는 대표과제를 연속으로 지원하였고, 동시에 도로위험관리를 위한 디지털트윈 서비스, 스마트 주차플랫폼, 차량타이어 데이터 기반 도로정보서비스 기술 등 과제기획을 수행하였다. 2024년도는 신규로 차세대 근린환경 구축을 위한 AI Safe Road 기술, 자율주행을 위한 플라스틱 도로인프라 기술을 대표과제로 추진하였고, 동시에 영상 기반 도로위험요소 검지 판단기술, 주차장 디지털전환기술, 도로교통소음 모형설계 등 시드과제를 추진했다. 그동안 고속도로 및 일반국도 같이 고규격 간선도로는 많은 연구 개발을 수행한바 있지만, 생활 도로, 협소한 도로, 보행자 및 차량 혼용 도로 등 생활권 인접 도로 인프라에 대해서는 연구 개발이 많지 않았고, 더구나 자율주행과 같은 미래 모빌리티의 최종 목표는 안전한 라스트마일 자율주행서비스일 것이다. 미래 모빌리티를 위한 스마트 도로 인프라는 다양한 핵심 요소기술을 통해 실현될 수 있으며, 우리는 핵심 요소기술을 선제적으로 연구하여 후속과제로의 연계, 기술실용화, 정책 수요에 대응하고자 노력하고 있다. 특히 인공지능의 활용도를 높이는 것이 중요하며, 이를 위해 기존 도로에 인공지능 기술을 활용하는 다양한 응용 AI 서비스와 핵심 요소 기술을 개발하고 있다. 2021년부터 2024년까지 추진한 본부 목적형 R&R 과제의 성과를 요약하면, 목적형 R&R 과제는 대형 후속 과제를 추진할 수 있었던 마중물 역할을 담당하였고, 우수한 성과를 도출하였다. 3년 동안 수행한 목적형 R&R 과제에서 12개의 세부 과제는 17개의 후속 과제로 연계되어 계속 연구개발을 수행할 수 있었다. 미래 모빌리티를 위한 인공지능 도로 인프라 응용 서비스 기술 개발 성과 목적형 R&R 과제를 수행하면서 확보한 미래 모빌리티를 위한 스마트 도로 인프라 기술로서 인공지능 응용 모빌리티 서비스 기술을 소개하고자 한다. 먼저, 해마다 도로 고위험 객체로 지적받고 있는 도로 포트홀 사고에 대한 솔루션이다. 자율주행차는 도로 포트홀과 같은 고위험 객체를 영상 인식하는 데 여전히 어려움을 겪고 있는 상황으로, 이처럼 難인지 객체 탐지 솔루션은 높은 신뢰성의 객체 탐지 성능이 필요하다. 우리는 국내 최초로 블랙박스 영상 기반 도로 포트홀 AI 탐지 솔루션을 개발했으며, 이후 인지 한계 상황에 대한 객체 탐지 성능을 높이는 연구 개발을 통해 세계 최고 성능의 솔루션을 개발하고자 노력하고 있다. 도로에서의 고위험 객체와 인지 한계 상황에서도 높은 성능으로 탐지 및 인지할 수 있는 AI 응용 솔루션을 확보한다면, 스마트 도로 인프라는 도로의 균열, 침하, 포트홀 등 손상 여부를 자동으로 파악해 효율적인 유지보수와 자율주행차량과 협력하는 미래 모빌리티 인프라가 될 것이다. 다음으로 생활권 도로는 보행자, 차량, 이륜차 등 다양한 동적 객체가 이동하는데, 이런 상황은 완전자율주행 서비스의 한계 상황이 될 것이고, 이를 스마트 도로 인프라 기술을 통해서 다양한 동적 객체를 인지하고, 자율주행차와 협력하는 솔루션이 필요하다. 우리는 선제적으로 협소한 다양한 동적 객체 혼용 도로를 대상으로 스마트 도로 인프라가 스스로 동적 객체의 존재 여부, 이동 궤적, 주정차 객체 등을 탐지하고 객체 분류할 수 있는 다중 객체 분류 솔루션을 확보했다. 좁은 골목길 등 협소한 도로는 불법 주정차 차량, 통행 장해물 등으로 소방차, 응급차량 등 긴급 차량의 통행 방해 또는 통행 불가 상황을 파악하지 못하여 목적지까지 반드시 도달해야 하는 골든타임을 확보하지 못해 피해가 커질 수 있다. 우리는 골든타임 확보를 위한 협소 도로의 통행 유효 폭원 또는 통행 가능 노선을 예측하는 스마트 도로 인프라 솔루션을 확보했다. 이 솔루션은 영상 기반 교통사고 위험 예측과 정보제공 서비스에 활용할 수 있으며, 협소도로 내의 다양한 객체 외곽을 탐지하고, 도로면에서 점유 객체를 제외하여 실제 도로 유효면을 산출하는 과정으로 이미지 프레임 단위로 유효폭원을 산출하여, 긴급차량 행정기관에 정보를 제공할 수 있다. 완전자율주행을 위해서는 자동차 영상 기반 교통신호등 탐지와 유형 분류 기술을 확보해야 한다. 자율주행차는 영상 센서를 통해서 스스로 전방의 신호등을 탐지하고, 신호등의 등화상태를 인지해야 한다. 완전자율자동차는 이미지 센서 데이터를 활용하여 신호등 객체를 정확하게 탐지하고 유형별로 분류함으로써 최고 수준의 자율주행 안전성을 확보해야 한다. 하지만, 신호등 객체가 배경에 비해 작거나, 배경과의 대비가 낮을 경우 신호등을 인지하지 못하는 한계 상황이 여전히 높다. 우리는 이러한 인지 불량 객체 및 인지 한계 상황 즉 難인지 이슈를 해결하기 위한 솔루션을 개발하고 있다. 미국과 중국 AI 연구개발 정책 미국은 인공지능 기술을 국가 안보와 직결된 전략 기술로 인식하고 관련 정책을 추진하고 있으며, 바이든 행정부에서는 부상하는 인공지능의 잠재적 위험성에 대응해 연방 정부 차원에서 신뢰할 수 있는 인공지능 개발과 확산을 위한 행정명령을 발동하고 국제협력을 강화하였다. 트럼프 2.0 시대에서도 국가 AI이니셔티브법(’20)에 근거하여 국가 안보 기술로서 AI 기술의 안전·신뢰성 확보를 위한 정책은 지속될 전망이다. 트럼프 2.0시대에 대응하기 위한 한국의 AI 전략을 마련해야 한다. 트럼프 2.0 시대에는 AI 기술의 안전·신뢰성 확보를 강조하는 동시에, 수출 통제 및 국가 안보와 관련된 기술 관리 강화를 통해 미국의 글로벌 리더십을 유지하는 데 중점을 둘 것이다. 이에 한국은 글로벌 규제 환경에 선제적으로 대응하면서도, AI 기술 개발과 산업 진흥을 선도하는 미국 주도의 경쟁 구도에 발맞추는 정책적 균형이 필요하다. AI 기술의 윤리적 사용과 신뢰성 확보를 목표로 미국과의 기술 동맹을 강화하고, 국제 규제와 조화를 이루는 정책을 마련해야 한다. 또한, ‘AI 기본법’ 등의 국내정책이 글로벌 표준과 연계될 수 있도록 설계해 국내 기업의 해외 진출을 지원하고, 미국의 수출 통제와 기술 관리 강화에 따른 영향을 최소화하는 전략적 접근이 필요하다. 동시에 AI 기술의 독자적 경쟁력을 확보하기 위해 국가 차원의 연구 개발(R&D) 투자를 확대하고, 글로벌 협력 네트워크를 강화하며, 국내 스타트업 및 기업 생태계를 육성하는 포괄적 전략을 추진해야 한다. 중국은 전인대 연례회의에 제출한 2024년 예산보고서 초안에 따르면 물리ㆍ화학 등 기초과학 연구에 980억 위안(약 18조 원)을 투자하는 등 과학기술 R&D 예산으로 3,710억 위안을 배정했다. 중국 정부는 ‘과학기술 혁명’을 강조하며 올해 중국이 가동하기 시작한 72큐비트(qubit) 초전도 양자컴퓨터, 수소에너지, 상업용 항공 우주기술, 로봇 및 인공지능 기술 개발에 집중하고 있다. 미국이 반도체, AI, 양자컴퓨팅 등 핵심기술 분야에서 중국의 접근을 제한해 갈등이 커지는 가운데 과학기술 투자 확대로 패권 경쟁에서 밀리지 않겠다는 의지로 보인다. 아울러 중국이 안정적 성장을 이루려면 ‘고품질 발전’이 전제되어야 하며, 독자적이며 혁신적인 과학기술을 국가의 성장 동력으로 생각하고 있다. 최근 중국 AI 기업 딥시크는 오픈AI의 모델과 견줄 수 있는 성과를 내며 주목받고 있으며, 강대국의 성장 동력으로 과학기술 혁신은 기본 중의 기본이라는 점을 인식하고, 우리의 연구 개발 방향을 점검해야 한다. 마치며 미래 모빌리티를 위한 스마트 도로 인프라 연구개발은 자율주행차와 연결된 스마트 도로, 첨단 도로 안전 서비스, AI 응용 스마트 도로 등 역량 내재화에 집중되어야 한다. 스마트 도로 인프라 핵심기술은 효율성과 안전성을 높이기 위해 데이터 공유와 표준화, 그리고 데이터 응용 산업의 확대 등 정책 보완이 필요하다. 도로교통연구본부는 미래 모빌리티와 협력하는 스마트 도로 인프라 핵심 기술을 개발하는 것에 집중해야 한다. 이를 위해 도로교통 고유의 데이터 기반 분석 역량이 필요하고, 이를 통해 인공지능 활용 및 도로교통인프라 응용 AI 기술 개발의 내적 역량을 확보하여 중장기 발전과 정부 정책 변화에 대응할 필요가 있다. 또한, 글로벌 경쟁력 강화를 위해 국제협력사업, 국제공동연구사업 등에 참여하고, 실규모 스마트 도로 인프라 주행 시험장을 활용해 사회현안 실증형 연구를 확대할 필요가 있다. 향후 스마트 도로인프라는 스마트한 도로와 자율주행차 사이의 협력 작동으로 이동성, 접근성, 편의성, 안전성을 향상시킬 것이며, 미래 모빌리티의 등장에 유기적으로 대응할 수 있도록 스마트 도로 인프라 핵심 기술을 계속 준비해야 한다. 참고자료 류승기 외(2024) 미래교통 스마트 인프라 핵심기술 개발, 한국건설기술연구원. 이해수, 유재홍(2025) 미국의 AI 안전 신뢰성 정책추진 현황과 시사점, 소프트웨어정책연구소. 도로교통연구본부 게시일2025-05-26 조회수 148
• 자율주행의 내일을 설계하다 ▲ 윤덕근 KICT 도로교통연구본부 선임연구위원 (자율협력주행 지원 인프라 연구팀) 앱 하나로 불러 타는 자율주행 셔틀, 골목길을 따라 조용히 배달 중인 무인 차량. 이제 자율주행은 뉴스 속 기술이 아니라, 일상에서 마주치는 새로운 교통 수단이 되고 있다. 자율주행 기술이 일상 속으로 스며드는 이 전환점에서, 한국건설기술연구원 도로교통연구본부는 새로운 해답을 제시하고 있다. 복잡한 도로에 질서를, 자율주행 인프라 가이던스(IG) 자율주행차가 일상 속으로 스며드는 시대, 다양한 차량과 보행자가 혼재된 복잡한 도로환경에서 ‘어떻게’ 안전하고 효율적으로 움직일 수 있을까? 도로교통연구본부 연구진은 이 질문에 해답을 제시한다. 도로 인프라에 설치된 AI가 도로 상황을 실시간 분석해 각 차량에 최적의 주행 경로와 속도, 차로 등을 맞춤형으로 제공하는 IG 기술은, 단순한 정보 제공을 넘어 주행 전략을 ‘권고’하거나 ‘지시’하는 수준까지 나아간다. 이는 자율차 간 기술 격차, 예측불가한 돌발 상황 등 미래도로 환경의 난제를 해결할 열쇠로 주목받는다. 하지만 기술의 발전만큼 법제도와 사회적 수용성 확보도 중요하다. 연구팀은 통신표지 도입을 위한 법 개정, 국내외 표준화 활동, 시민 체감형 IG-Nomad 서비스 개발 등 다방면에서 연구를 확장 중이다. 오랜 실도로 실증과 정책지원, 국제표준화 경험을 바탕으로 팀워크를 발휘하며 기술적 완성도를 높여가고 있는 이들의 도전은, 결국 모두를 위한 ‘똑똑한 도로’를 현실로 만드는 여정이다. 사용자 중심으로 진화한 대중교통, ‘가치타요’의 도전 복잡한 도심 한복판에서도 사용자의 요구에 따라 유연하게 이동하는 자율주행 셔틀 서비스가 등장하고 있다. 도로교통연구본부에서 개발 중인 ‘가치타요’는 미래형 대중교통의 새로운 모델로, 고정된 노선 없이 이용자의 통행 패턴과 실시간 교통 상황을 반영해 최적 경로로 운행하며, 합승 기능까지 가능한 스마트한 시스템을 갖췄다. 레벨 4 수준의 자율주행 기술과 인프라 협력 기반의 제어 시스템이 적용된 이 서비스는, 셔틀 차량 자체 개발은 물론 동적 경로 생성 알고리즘, 통합 관제, 서비스 검증 체계까지 전 과정을 아우른다. 특히 불특정 다수를 대상으로 하는 대중교통 서비스 특성상, 신뢰성과 안전성 확보는 핵심 과제로, 연구진은 새로운 검증 기준과 평가 기법을 마련하고 있다. 가치타요 연구진은 자율주행, 교통안전, 시스템공학 등 다양한 전문성을 지닌 인력으로 구성되어 있으며, 다수의 표준화 활동과 실증 경험을 바탕으로 기술의 완성도를 높여왔다. 차량 개발 과정에서 기관 변경 등 예기치 못한 어려움도 있었지만, 유기적인 협력과 빠른 대안 모색으로 문제를 해결해왔다. 연구진은 기존에 없던 서비스를 개척한다는 사명감으로 소통과 협력을 이어가며, 국내 자율주행 대중교통 기술의 새로운 이정표를 세워가고 있다. 기계와 사람이 함께 달리는 길, 인프라를 바꾼다 자율주행차가 일상이 되는 미래를 앞두고, 도로 인프라 역시 새로운 기준을 요구받고 있다. 도로교통연구본부에서 자율차의 주행 특성과 운영 환경을 반영해, 도로 공간을 새롭게 설계하고 인프라의 안전성을 평가하는 기술을 연구하고 있다. 자율차와 기존 차량이 공존하는 도로 상황에서 발생할 수 있는 다양한 변수에 대응하기 위한 제도와 기준 마련 역시 함께 추진 중이다. 연구진은 기존 도로 인프라가 사람 운전자를 기준으로 설계되어 있다는 점에 주목했다. 자율차는 예기치 못한 상황에 대응하는 방식 자체가 다르기 때문에, 같은 도로를 달리더라도 완전히 다른 조건이 된다. “지금까지의 도로가 사람을 위한 공간이었다면, 앞으로는 기계와 시스템을 함께 고려해야 합니다.” 자율차 도입이 교통 안전성과 이동성, 환경성 전반에 미칠 영향을 정량적으로 분석하고, 이에 적합한 도로 설계와 평가 방식을 연구하고 있는 이들은 기술 개발과 더불어, 개발된 연구 성과가 제도화될 수 있도록 관련 기준 마련에도 적극 나서고 있다. 자율주행 기술이 빠르게 진화하면서 도로교통 환경 역시 새로운 전환점을 맞이하고 있다. 도로교통연구본부 연구진은 각자의 전문 분야에서 이 변화에 선제적으로 대응하며, 기술과 사회가 함께 나아갈 수 있는 길을 설계해 나가고 있다. 이들의 연구가 축적될수록, 우리는 더욱 체계적이고 사람 중심적인 교통 환경에 가까워질 것이다. 앞으로도 한국건설기술연구원이 기술을 넘어서 제도와 사회적 공감대를 아우르는 미래 교통의 해답을 만들어가길 기대한다. 도로교통연구본부 게시일2025-04-24 조회수 157
• 도시의 틈새를 녹색으로 채우다: 탄소저감형 모듈형 정원 ▲ 김효민 KICT 건축연구본부 수석연구원 한국건설기술연구원에서 개발 중인 ‘지속 가능한 도시를 위한 탄소저감형 녹화 솔루션’에 대한 간략한 소개를 부탁드립니다. 본 연구를 시작하게 된 배경이나 사회적 필요성이 있다면 무엇인가요? ‘지속가능한 도시를 위한 탄소저감형 녹화솔루션’은 도시의 기후위기 대응과 탄소중립 사회 실현을 위해 개발되었습니다. 즉, 도시 유휴공간에 설치 가능한 모듈형 녹화 시스템으로, 단순히 식물을 심는 녹화의 개념을 넘어 녹화모듈을 구성하고 있는 자재와 토양 제조시의 탄소배출을 줄이고, 대기 중 탄소 흡수와 격리 기능을 강화한 것이 핵심입니다. 본 연구는 2020년부터 5년간 국토부 R&D ‘온실가스 저감을 위한 국토도시공간 계획 및 관리기술 개발’ 사업 일환으로 수행되었으며, 도시화로 인해 녹지공간이 급감하는 상황에서, 기후변화 대응을 위한 새로운 형태의 도시녹화기술 필요성의 대두에 따라 추진되었습니다. 기존의 도시 녹화 기술과 비교했을 때, 개발 중인 탄소저감형 녹화 솔루션의 차별성이나 강점은 무엇인가요? 최근 조경 공간에 많이 사용되는 초고성능콘크리트(UHPC)는 시멘트 사용량이 많아 제조 시 다량의 이산화탄소를 배출하게 됩니다. 또한 옥상녹화에 주로 사용되는 펄라이트 역시 고온 가열 공정을 통해 생산되기 때문에 전과정 관점에서 탄소배출 부담이 큰 자재입니다. 이러한 재료들은 적용 목적과 성능 요구에 따라 최소한으로 선택·사용 되어야 합니다. 탄소저감형 녹화솔루션은 전과정평가(LCA) 관점에서 제조부터 운영 단계까지의 탄소배출을 최소화하고, 동시에 대기 중 탄소의 흡수 및 저장 기능을 극대화할 수 있도록 설계된 기술입니다. 또한 재활용 자원을 활용하여 원재료 수급 안정성을 확보했으며, 모듈형 구조를 통해 다양한 공간에 유연하게 시공할 수 있다는 점도 큰 장점입니다. 솔루션의 핵심 기술 요소는 무엇이며, 어떤 원리로 작동하는지 설명해주십시오. 탄소저감형 녹화솔루션의 핵심기술은 탄소저감형 녹화자재, 인공토양, 유닛형 녹화모듈 디자인에 있습니다. 첫째, 탄소저감형 녹화자재는 시멘트를 전혀 사용하지 않고 고로슬래그를 주재료로, 바이오차를 혼입하여 제작된 지오폴리머 콘크리트입니다. 제조 시 재활용 자재를 활용해 탄소배출량을 최소화하고, 시멘트를 사용하지 않으면서도 필요한 강도를 확보하였으며, 동시에 대기 중 탄소 흡수 및 저장기능과 단열 성능을 향상시켰습니다. 특히 본 기술에 사용된 바이오차는 목재펠릿을 연료로 하는 화력발전소의 부산물로, 일반 바이오차보다 생성 온도가 높아 탄소격리 효과가 크고 안정성도 우수합니다. 둘째, 탄소저감형 인공토양은 바텀애시를 주재료로 하여 코코피트, 제올라이트, 바이오차 등을 배합해, 제조공정에서의 탄소배출을 최소화한 인공토양입니다. 토양호흡에 의한 이산화탄소 배출은 줄이면서, 수분보유력, 통기성, 유기물함량 등 식물생육에 필요한 물리적 기능을 유지할 수 있도록 설계되었습니다. 인공토양에 사용가능한 11종의 소재와 각 토양재료를 배합한 토양의 탄소플럭스와 식물생장을 정기적으로 모니터링하여 최적의 배합비를 찾아냈습니다. 셋째, 유닛형 녹화모듈은 5가지 모듈 형태로 구성되어 있으며, 레고처럼 조합 가능한 구조적 확장성을 통해 플랜터, 화단 경계석, 옥상·벽면 녹화 등 다양한 도시공간에 유연하게 적용할 수 있습니다. 탄소저감 기능 외에도 시공 편의성, 공간 활용도, 유지관리 효율성까지 고려한 다기능성 녹화 솔루션입니다. 현재 기술 개발은 어느 단계에 와 있으며, 사업화 가능성은 어느 정도로 평가하고 있나요? 또, 상용화될 경우, 주요 타깃 시장(공공, 민간, 해외시장 등)은 어디인가요? 현재 기술은 시제품 제작과 현장 실증을 완료한 상태입니다. 탄소저감형 인공토양은 조경업체와 기술이전 절차를 진행하여 현재 제품이 생산되고 있으며, 제품이 조달청에 등록되어 공공기관 납품도 가능한 상태입니다. 탄소저감형 녹화자재 또한 기술이전 후 현재는 공장생산을 위한 양산화 공정 최적화 및 단가 절감을 위한 기술개선 연구를 수행 중 입니다. 조경 및 환경복원 분야는 아직 탄소저감형 자재 개발이 본격화되지 않은 초기 단계로, 본 기술은 높은 실용성과 기술적 차별성을 바탕으로 관련 시장에서 빠르게 적용·확산될 수 있는 경쟁력을 갖추고 있습니다. 탄소중립 조경사업, 녹색건축 인증이 요구되는 민간건축물, 신도시 및 스마트시티 조성사업 등 다양한 분야에 활용될 수 있어, 향후 사업화 파급력과 시장 확장 가능성 또한 매우 높다고 판단됩니다. 기술이 상용화될 경우, 도시 환경 및 시민들에게 어떤 긍정적인 영향을 미칠 것으로 기대하는지 말씀해 주십시오. 탄소저감형 녹화모듈은 도시 전반의 기후위기 대응력과 회복력을 높이는데 기여할 수 있는 기술입니다. 특히 유닛형 모듈 구조는 옥상, 벽면, 가로녹지 등 도시 내 유휴공간에 유연하게 적용할 수 있어, 공간의 제약 없이 탄소저감형 녹지공간을 빠르게 확산시킬 수 있다는 점에서 큰 강점이 있습니다. 모듈 단위로 적용된 녹화는 열섬 완화, 우수 저류, 미세먼지 저감, 생물서식지 제공 등 다양한 환경 기능을 수행하며, 시민들에게는 자연 접근성 향상과 정서적 안정, 휴식 공간 제공이라는 일상적인 복지효과로 이어질 수 있습니다. 나아가 탄소감축 기능이 극대화된 이 기술은 도시조경이 기후변화 대응의 실질적 수단으로 작동할 수 있다는 가능성을 보여주며, 향후 ‘기능 중심의 녹화솔루션’이 도시 조경의 새로운 패러다임으로 작용할 수 있는 기반이 될 것입니다. 향후 추가적인 연구 개발 계획이나 목표가 있다면 무엇인가요? 최근 탄소저감, 열저감, 홍수저감 기능이 통합된 인공지반 녹화 넥서스(nexus) 모델 구축을 위한 연구를 새롭게 시작했습니다. 단순한 탄소감축을 넘어, 미기후(microclimate) 조절과 빗물 유출 조절 등 녹지의 다기능성을 통합적으로 고려한 기술 고도화를 주요 방향으로 설정하고 있습니다. 이를 위해 토양과 녹화자재의 탄소 저장량 및 배출량, 단열성, 수분함유량 등의 특성을 정량적으로 분석하고 있으며, 이를 바탕으로, 기술 구현을 위한 최적의 설계 임계조건 도출을 목표로 하고 있습니다. 건축연구본부 게시일2025-04-24 조회수 235
• 현장을 이해하는 기술, 기술을 이해하는 연구자 ▲ 염동준 KICT 건설정책연구본부 수석연구원 스마트 기술이 건설 현장에 빠르게 스며들고 있는 요즘, 사람과 기계가 협력하는 새로운 방식의 건설이 주목받고 있다. 보다 안전하고 효율적인 미래를 위해, 기술 간의 연결뿐 아니라 사람 간의 ‘공학적 소통’이 무엇보다 중요해지고 있다. 이러한 변화 속에서, 기술을 이해하고 함께 나아가는 협업의 길을 연구하는 이가 있다. 기술과 사람을 잇는 스마트 건설의 길을 모색하는 건설정책연구본부의 염동준 수석연구원이 그 주인공이다. 공학적 언어로 소통하는 연구자 어릴 적부터 엔지니어였던 아버지를 보며 과학자를 꿈꿔온 염동준 수석연구원은 건축공학을 전공으로 선택한 뒤, 건설 자동화 기술과 정책 연구 등 스마트 건설의 다양한 분야를 두루 경험해 왔다. ‘주거’를 책임진다는 사명감에서 출발한 그의 길은 결국 학창 시절 꿈꿔왔던 한국건설기술연구원에서 현실이 되었고, 지금 그는 기술과 현장을 잇는 연구자로서 스마트 건설의 미래를 설계해 나가고 있다. 그는 도로면 유지보수 장비, 외벽 도장 로봇, 기초파일 정리 로봇 등 사람과 기계가 함께 일하는 기술을 개발하며 현장의 생산성과 안전성을 높이는 데 기여해왔다. “관련 분야 전문가들과 제대로 협업하려면 그 기술을 이해하는 것이 먼저라고 생각해요. 그래서 스마트 건설기계개발 시 장비의 초기 설계를 직접 수행하거나, 소프트웨어개발 시 일부 기능을 구현해 보는 등의 활동을 통해 기술적 식견을 높임으로써 보다 효과적인 협업과 개발이 이뤄질 수 있도록 노력하고 있어요. 제가 말하는 ‘공학적 소통 능력’은바로 그런 기술적 이해를 바탕으로 원활히 협업하는 능력을 뜻합니다.” 기술과 현장을 잇는 스마트건설기술개발사업 현재 그가 가장 중점적으로 참여하고 있는 과제는 ‘스마트건설기술개발사업’이다. 약 2천억 원 규모의 대규모 R&D로, 그는 ‘토공자동화 연구단’에서 ‘건설현장 정보 수집’을 목표로 하는 2세부 주관기관의 연구자로 참여하고 있다. 드론과 지상 무인주행장치 등을 활용해 건설현장 데이터를 수집하고, 이를 기반으로 고정밀 디지털 맵을 생성하는 것이 주된 역할이다. “이 과제는 제 연구 경력을 대표하는 프로젝트라고 할 수 있어요. 사실 이 연구가 시작된 2020년에는 연구원에서 박사후연구원으로 첫발을 디뎠고, 4년 차가 되는 시점에 정규직으로 입사하여 지금까지 줄곧 참여하고 있기 때문에 저에게 남다른 의미가 있어요.” 그는 기술 발전 속도가 유난히 빠른 스마트건설 분야에서 국내외 기술 동향을 꾸준히 조사하고, 현장 기술을 직접 확인하며 연구와 실무를 유기적으로 연결하려는 노력을 계속해 왔다. 스마트건설기술개발사업에 참여하면서 이를 위해 드론 조종자 1종 자격도 취득했다. “연구 초기엔 선도 기술이었던 것이, 몇 년 사이 구기술로 바뀌는 걸 경험했어요. 그런 빠른 흐름을 따라가기 위해선 꾸준히 기술을 몸으로 익히는 수밖에 없더라고요.” 균형감 있게 일하고, 묵묵히 걷는 연구자 그에게 운동은 일상을 지탱해 주는 중요한 에너지다. 축구, 농구, 야구 등 팀 스포츠를 즐기며 몸을 움직이는 시간을 소중히 여긴다. “운동을 하지 않으면 몸이 약해지고 스트레스가 쌓이는 편이에요. 그래서 꾸준히 하려고 노력 중이에요.” 현재는 KICT 내 농구와 풋살 동호회에서 활동하고 있으며, 여유가 있을 땐 점심시간을 활용해 헬스장에서 개인 운동도 이어가고 있다. 연구가 막힐 때는 혼자만의 시간을 갖는 것으로 해답을 찾는다. 억지로 생각을 끊기보다는 조용히 집중할 수 있는 활동을 하며 흐름을 지켜보는 방식이다. “어느 순간 생각이 정리되거나, 문제의 본질을 새롭게 바라보게 되는 경우가 있어요.” 그렇게 다져진 인내와 통찰력은 협업 과정에서도 유효하게 작용했다. “자동화 장비 개발 당시, 경영진은 비용을, 설계자는 잦은 설계 변경으로 인한 피로를, 작업자는 안전을 걱정했어요. 각자의 입장을 이해하고, 그에 맞는 해결책을 제시한 결과 연구를 성공적으로 마무리할 수 있었죠.” 그는 자신이 개발한 성과물이 외부에 기술이전되거나 현장에서 실제로 활용되는 순간, 가장 큰 보람을 느낀다고 말한다. 연구가 단지 이론에 머무르지 않고 실질적인 가치를 만들어낸다는 확신이 들 때, 연구자로서의 의미를 되새기게 된다는 것이다. 앞으로는 자신이 개발한 기술이 건설현장 곳곳에서 활발히 쓰이는 모습을 직접 보고 싶다는 바람도 전했다. 나아가 그는 스마트건설기술이 단순히 개발에 그치는 것이 아니라, 제도와 정책과 유기적으로 연계되어야 현장에서 실질적으로 수용되고 작동할 수 있다고 강조한다. 현재 건설 산업은 청년 인력의 유입이 줄고, 숙련공의 이탈이 심화되면서 산업 기반 자체가 흔들리고 있다. 이는 단순히 인력 수급의 문제가 아니라, 기술 발전에 발맞춘 제도적 대응이 미흡하다는 점에서 비롯된 구조적인 한계다. 결국 기술만으로는 이러한 문제를 해결할 수 없으며, 기술이 현장에 제대로 안착하기 위해서는 이를 제도적으로 수용하고 조율할 수 있는 정책적 기반이 함께 마련되어야 한다는 것이다. “스마트건설기술은 단순한 첨단기술이 아니라, 산업의 기반을 되살릴 수 있는 실마리라고 생각해요.” 염동준 수석연구원은 기술과 정책을 함께 이해하고, 현장과 제도를 연결하는 연구자로서의 역할을 묵묵히 이어가고 있다. 건설정책연구본부 게시일2025-04-24 조회수 119
• 에너지 취약계층을 위한 고효율 DC 냉난방 시스템 에너지 취약계층을 위한 고효율 DC 냉난방 시스템 - 지속 가능한 에너지 시대로의 도약 ▲ 김은영 KICT 건축연구본부 수석연구원 에너지 빈곤, 그 심각성에 대한 고찰 현대사회에서 에너지 빈곤은 단순한 경제적 문제가 아니라 생존과 직결된 중요한 사회적 이슈로 부각되고 있다. 에너지가 부족하거나 비싸서 충분히 이용하지 못하는 가구는 극심한 불편함을 감수해야 한다. 특히, 2022년을 기준으로 도시가스와 전기요금이 각각 38.7% 인상되면서 저소득층과 고령층의 부담이 급증했다. 이 중에서도, 소득 하위 20%에 속하는 저소득 가구의 43.4%가 70세 이상 고령자로 구성된 서울 동대문구는 취약 계층의 에너지 복지 문제를 특히 심각하게 겪고 있는 지역 중 하나이다. 이러한 현상은 금전적 문제를 넘어 삶의 질 저하와 직접적인 건강 문제를 초래할 수 있는 중요한 사회적 이슈이다. 최근 기후변화에 따른 폭염과 한파가 잦아짐에 따라 냉난방 에너지 수요는 갈수록 증가하는 추세임에도 불구하고 저소득층과 고령층은 이러한 기후변화에 적절히 대응하지 못해 열악한 주거환경 속에서 극한의 온도 변화를 겪고 있다(그림 1). 에너지 빈곤에 대한 기존 지원 정책들은 단기적이고 금전적인 지원에 그치는 경우가 많아서 근본적인 해결책 제시가 절실히 요구되는 때이다. 이 글에서는 태양광 DC 전류방식을 활용한 고효율 냉난방 시스템 기술 개발에 대하여 소개하고자 한다. 지속 가능한 대안: 직류(DC) 기반 냉난방 시스템 에너지 빈곤 문제를 해결하기 위해서는 기존의 화석연료기반 난방 시스템에서 벗어나 재생에너지를 적극 활용하는 전기화(Electrification) 기술 개발이 필수적이다. 특히, 태양광 발전을 이용한 고효율 DC 기반 냉난방 시스템은 재생에너지를 최대한 효율적으로 활용할 수 있는 솔루션 중 하나라고 할 수 있다. 일반적으로 태양광 패널에서 생성되는 전력은 DC 전류로, 이를 기존의 가정용 전력으로 사용하는 AC 전류로 변환하기 위해서는 인버터가 필요하다(그림2). 하지만, 이 변환 과정에서 약 10%의 에너지가 손실된다. DC 전력 시스템을 활용하면, 에너지 손실을 없애고 태양광에서 생성된 DC 전류를 그대로 사용할 수 있어 효율성이 향상되는 구조이다. 유럽연합(EU)은 2022년 6월에 발표한 ‘REPowerEU’ 계획을 통해 2030년까지 유럽 내 태양광 발전 비중을 크게 늘리고, 자가소비를 통한 에너지 자립을 확대하고 있다. 전 세계적으로 기후변화와 에너지 위기가 심화되고 있는 상황에서, 태양광을 활용한 직류 전기화 기술은 글로벌 시장에서도 충분히 경쟁력을 가질 수 있을 것으로 판단된다. 태양광 발전이 가능한 시간에는 직접 DC 전력을 사용하고, 에너지 저장장치(ESS)를 통해 남는 전기를 저장하여 밤이나 흐린 날씨에도 안정적으로 사용할 수 있는 것이다. 유럽의 자가소비 시스템(Self-consumption solar power system) 역시 태양광으로 생성된 전력을 가정 내에서 직접 소비하는 방식을 점차 선호하고 있다. 기술 실증의 첫걸음 에너지 자립은 어느 세대에나 필수적이지만 특히 냉난방에 취약한 계층에 대한 이해가 필요하다. 본 연구는 냉방에는 DC 에어컨을, 난방에는 전기 패널을 사용한다면 에너지 비용을 절감할 수 있을 것이란 판단에서 시작하였다. 특히 고령자와 같은 에너지 취약계층을 위한 시스템 설계는 요구사항(needs) 파악이 중요하다. 예를 들어, 시스템 조작이 간단명료하고 직관적이어야 하며, 신뢰성과 안전성이 높아야 한다. 이러한 요구를 충족하기 위해 2023년에 진행한 연구에서는 서울 동대문구에 위치한 경로당과 단독주택을 대상으로 실증 테스트를 실시하였다. 실증은 경로당을 사용하는 어르신들을 대상으로 한 인터뷰에서 출발하였다. 지금까지의 냉난방 쾌적성과 요구사항을 파악하기 위함이었다. 연구진은 이곳에 태양광 발전 설비와 DC 냉난방 시스템을 설치하고, 1년 동안 전력 사용량과 에너지 효율을 모니터링하여 DC 전력 시스템과 기존 에너지 소비 패턴을 비교할 예정이다. 실증 과정에서 가장 눈에 띄는 성과는 냉난방 비용의 절감과 심리적 효율성이었다. DC 기반 시스템으로 태양광 생산 에너지의 사용률을 높였으며, 인버터로 인한 에너지 손실이 없어져 사용 비용도 감소하였다. 어르신들에게는 무엇보다 냉난방비 걱정 없이 빠르게 시원해지고 따뜻해지는 환경의 제공이 가장 중요하였다. 에너지 빈곤을 해결할 수 있는 미래 기술 DC 냉난방 시스템 연구와 실증으로 단순한 기술적 고찰에 그치지 않고, 이를 실제 사례에 적용해 사용자의 삶의 질을 실질적으로 개선할 수 있는 가능성을 확인한 것에 의의를 둔다면, 본 기술은 에너지 비용을 절감하고, 탄소 배출을 줄일 수 있는 솔루션이 될 수 있을 것이다. 향후 연구 방향성은 실증 결과를 바탕으로 더 많은 가정과 건물에 적용하여 최대한 양질의 데이터를 수집하고 보완해 나가는 것이다. 친환경 에너지 전기화 시스템을 확장해 나가기 위해서 관련 중소기업과 협력하여 기술이전을 완료하였으며, 지자체의 그린리모델링 사업과 연계해 다양한 주택에 적용될 수 있는 방안도 모색하고 있다. DC 전력 시스템은 설치 초기 비용이 다소 높을 수 있지만, 장기적으로는 유지보수 비용이 낮아져 경제적이고, 인버터나 복잡한 전력 변환 장치가 필요 없기 때문에 유지관리에 용이하다. 머지않은 미래에 전기화 기술이 기존의 화석연료와 높은 전기료를 대체할 수 있는 친환경 건축에너지의 대안이 될 수 있기를 기대해 본다. 참고자료 황인창, 박은철, 백종락(2019) 「서울시 저소득가구 에너지소비 실태와 에너지빈곤 현황」, 서울연구원. 이수민, 김혜연, 권현주(2023) 저소득층 고령자 가구의 거주자 관점 주택 온열 환경 평가연구. 디자인융복합연구, 22(3), pp.151-163. 김기주(2018) 내구성 및 전력효율 향상을 위한 하이브리드형 태양광 에너지 저장장치 개발, 한국기계기술학회지 20(3), pp.306-311 임한철, 변영화, 권원태, 전종갑(2008) 지구온난화에 의한 가정용 전력 에너지의 소비평가, 한국기상학회 18(1), pp.33-41 서울특별시, 에너지정보. https://energyinfo.seoul.go.kr 뉴스핌(2023,1월 26일) 2022년 4분기 전기요금 인상현황. https://www.newspim.com/news/view/20230127000040. 칸(2023, 11월 5일) 서울에너지公, 지역난방비 긴급지원금 지급 완료. https://www.kharn.kr/news/article.html?no=23552. 로컬세계(2023, 7월 24일) 동대문구, 탄소중립 실현의 첫걸음, 노후 경로당 개선에서 찾다!, https://localsegye.co.kr/news/view/1065571773226395. 전기저널(2023, 10월 24일) 국내 에너지 복지 정책의 개선 방향과 정책적 시사점, http://www.keaj.kr/news/articleView. 건축연구본부 게시일2025-03-14 조회수 393
• 도시 바이오매스를 도시 자원으로 전환하기 위한 기술 도시 바이오매스를 도시 자원으로 전환하기 위한 기술 ▲ 배지열 KICT 연구전략기획본부 수석연구원 들어가며 도시화가 급속히 진행되면서 도시 내 자원과 폐기물 관리의 중요성이 점점 커지고 있다. 특히 도시 바이오매스(Biomass)는 농촌 지역과 달리 도시 환경에서 생성되는 다양한 생물학적 폐기물을 의미하며, 그 주요 원천으로는 음식물 쓰레기, 공원 및 가로수의 녹지 관리 부산물, 하수 슬러지 등이 포함된다. 이러한 바이오매스는 방치되거나 단순히 소각될 경우 환경오염을 유발하지만, 이를 적절한 기술을 통해 도시 자원으로 전환하면 환경적, 경제적 혜택을 제공할 수 있다. 이 글에서는 도시 바이오매스를 자원으로 전환하는 기술의 필요성과 다양한 전환 기술들을 탐구하고, 그 미래 가능성을 살펴보고자 한다. 도시 바이오매스의 중요성 도시에서 발생하는 바이오매스는 지속적으로 증가하고 있으며, 이를 효율적으로 관리하지 않으면 환경 문제로 이어질 수 있다. 음식물 쓰레기와 같은 유기성 폐기물은 분해 과정에서 메탄과 같은 온실가스를 배출하여 지구 온난화를 가중할 수 있다. 또한 하수 슬러지나 녹지 관리 부산물도 자원이 아니라 폐기물로 처리될 경우, 토양 및 수질 오염을 유발할 수 있다. 따라서 도시 바이오매스를 효과적으로 관리하고, 자원화하는 것은 도시의 지속 가능성을 높이는 중요한 과제가 되고 있다. 도시 바이오매스 전환 기술 (바이오에너지 생산 기술) 바이오매스를 연료로 전환하는 기술은 도시 바이오매스 자원화의 중요한 축이다. 대표적인 기술로는 바이오가스와 바이오디젤 생산이 있다. 바이오가스 생산은 음식물 쓰레기나 하수 슬러지를 혐기성 소화(digestion) 과정을 통해 바이오가스로 전환하는 기술이다. 이 과정에서 유기 폐기물은 메탄과 이산화탄소로 분해되며, 메탄은 도시의 연료 또는 전력 생산에 사용할 수 있다. 예를 들어, 독일과 같은 국가에서는 도시 바이오매스를 이용한 바이오가스 생산이 전력망에 연결되어 재생에너지 공급에 기여하고 있다. 바이오디젤 생산은 도시에서 발생하는 폐식용유 등을 재처리하여 디젤 연료로 전환하는 기술이다. 이 과정에서 생성된 연료는 운송 수단이나 난방 연료로 활용될 수 있어, 화석 연료를 대체하는 지속 가능한 에너지원으로 평가받고 있다. (바이오화학 제품 생산) 바이오매스에서 유용한 화학 물질을 생산하는 기술은 도시 바이오매스를 고부가가치 자원으로 전환할 수 있는 잠재력을 가지고 있다. 바이오리파이너리(Biorefinery) 기술은 바이오매스를 다양한 화학 물질 및 소재로 전환하는 복합적인 공정이다. 예를 들어, 식물성 잔재물에서 바이오플라스틱 원료를 생산하거나, 하수 슬러지에서 화학비료 성분을 추출할 수 있다. 이러한 기술은 도시 폐기물의 단순한 처리에서 벗어나 새로운 자원을 창출하는 혁신적인 접근법을 제시한다. (고형 연료화 기술) 도시 바이오매스를 고형 연료로 전환하는 기술도 중요하다. 목재 펠릿과 같은 고형 연료는 에너지 밀도가 높아 난방 및 발전에 효과적으로 활용될 수 있다. 이 기술은 공원 관리에서 발생하는 가지나 잎사귀, 나무 조각 등 폐기물의 처리 문제를 해결할 수 있는 동시에, 친환경 연료를 제공하는 이점이 있다. (탄소 포집 및 저장(CCS) 기술과의 연계) 도시 바이오매스를 에너지원으로 활용하는 과정에서 발생하는 이산화탄소를 포집하여 저장 또는 활용하는 탄소 포집 및 저장(CCS) 기술과 결합하는 방식도 있다. 이러한 방식은 도시 바이오매스 사용에서 발생할 수 있는 탄소 배출을 최소화하여, 탄소중립을 달성하는 데 기여할 수 있다. 도시 바이오매스 전환 기술의 이점 (환경적 혜택) 도시 바이오매스를 에너지원이나 화학제품으로 전환하는 것은 자원 순환과 온실가스 감축에 기여한다. 메탄가스와 같은 폐기물에서 발생하는 온실가스를 활용하거나 포집함으로써 환경적 영향을 줄일 수 있다. 또한, 바이오매스 활용은 화석연료 사용을 줄여 대기오염을 감소시키는데 기여한다. (경제적 혜택) 도시 바이오매스의 자원화는 폐기물 처리 비용을 절감할 뿐만 아니라, 바이오연료와 바이오화학 제품을 통해 새로운 경제적 가치를 창출한다. 예를 들어, 바이오가스는 도시 내에서 전력을 생산하거나, 난방 연료로 사용될 수 있어 에너지 비용 절감 효과를 제공한다. 또한, 바이오 리파이너리 기술을 통한 고부가가치 화학물질 생산은 도시 경제 활성화에도 기여할 수 있다. (에너지 자립성 강화) 바이오매스를 활용한 에너지 생산은 도시가 외부 에너지 의존도를 줄이고 자립할 수 있는 기반을 제공한다. 이는 에너지 가격 변동에 대한 민감도를 낮추고, 에너지 공급의 안정성을 높이는 중요한 요소이다. 기술적 도전과 향후 과제 (기술적 제약) 도시 바이오매스 전환 기술은 여전히 여러 기술적 도전과 한계를 가지고 있다. 특히, 다양한 유형의 바이오매스를 균일하게 처리하고, 경제적으로 실현 가능한 방식으로 상용화하는 데 어려움이 따른다. 또한, 바이오가스나 바이오디젤 생산 공정의 효율성을 높이기 위한 연구가 지속적으로 필요하다. (정책적 지원의 필요성) 도시 바이오매스 자원화를 촉진하기 위해서는 정부의 정책 지원과 규제가 중요하다. 바이오매스를 재생 가능 에너지원으로 인정하고, 이를 활용하는 기업에게 인센티브를 제공함으로써 기술 상용화를 가속화할 수 있다. 또한, 도시 바이오매스 전환 기술 연구 및 개발에 대한 투자를 늘려야 한다. 맺음말 도시 바이오매스를 자원으로 전환하는 기술은 도시의 지속 가능성을 높이고, 자원 순환을 통한 환경적, 경제적 혜택을 제공한다. 바이오에너지, 바이오화학 제품, 고형 연료화 등의 다양한 기술들은 도시 바이오매스의 활용 가능성을 넓히고 있으며, 이를 통해 도시의 자원 자립성을 강화할 수 있다. 다만, 이러한 기술들의 상용화와 확산을 위해서는 기술발전과 더불어 정책 지원이 필요하다. 미래에는 더 많은 도시가 바이오매스를 자원으로 활용하여 지속 가능한 발전을 이룰 수 있을 것이다. 참고자료 탄소중립녹색성장위원회(2023) 탄소중립 녹색성장 국가전략 및 제1차 국가 기본계획. International Energy Agency (2023) Energy Technology Perspectives 2023. 이진숙 외 (2024) Utilization of whole microalgal biomass for advanced biofuel and biorefinery applications, Renewable and Sustainable Energy Reviews. 160, p112269. 환경연구본부 게시일2025-03-14 조회수 372
• 일본건설정보종합센터(JACIC)의 「i-Con 챌린지 전략」 소개 일본건설정보종합센터(JACIC)의 「i-Con 챌린지 전략」 소개 ▲ 정성윤 KICT 미래스마트건설연구본부 연구위원 들어가며 일본건설정보종합센터(Japan Construction Information Center, 이하 JACIC)는 일본 공공 건설사업의 효율화와 건설기술 향상을 촉진하기 위해 건설정보시스템의 조사, 연구, 개발, 운영, 제공 및 보급 등을 수행하는 일반재단법인이다. JACIC의 활동 중 건설사업 정보화를 통한 사업 참여자 간 디지털 데이터 활용과 공유의 효율화를 꾀하기 위해 BIM/CIM(Building/Construction Information Modeling) 등 3차원 데이터의 활용에 관한 조사, 연구와 함께 관련 요령과 기준 개정을 지원하고 있다. 일본 국토교통성에서는 2018년 5월에 3차원 데이터 활용을 촉진하기 위해 i-Construction(이하 i-Con)의 본격적인 추진과 함께 클라우드 기술을 활용한 플랫폼 정비 계획인 「i-Con 챌린지 전략」을 발표하였다. 이 글에서는 JACIC의 「i-Con 챌린지 전략」의 개념과 방향을 살펴보고 국내 공공 건설사업에서 3차원 데이터 활용을 위한 클라우드 구축과 DX(디지털 전환)로의 전환 필요성을 제시하고자 한다. JACIC의 주요 활동 JACIC은 건설 정보화를 통한 건설기술 향상, 건설사업 효율화, 안전하고 효과적인 국유지 이용 촉진을 목적으로 1985년에 설립되었다(일본건설정보종합센터 정관). JACIC에서는 공사·업무실적정보시스템인 콜린스/테크리스(CORINS/TECRIS)1, 적산 시스템, 전자 입찰 핵심 시스템, 건설 부산물 및 건설 발생토 정보교환시스템 등 여러 건설정보시스템을 운영하고 있다. 또한, 건설사업 과정에서 생성되는 각종 정보를 수집, 가공, 축적, 디지털화와 함께 효율적인 정보의 활용과 공유를 하기 위한 JACIC 클라우드 구축과 BIM/CIM의 홍보·보급 등을 지원하고 있다. 한국에서 추진중인 건설CALS와 유사하게 JACIC은 공공 건설사업의 전생애주기 과정에서 생성하는 각종 도면, 지도, 문서, 사진 등의 정보를 디지털화하기 위한 표준화를 진행하였다. 통신 네트워크를 이용하여 사업 이해관계자와 업무 프로세스 간에 표준화된 정보를 효율적으로 교환, 공유, 조정할 수 있는 환경을 조성하기 위한 CALS/EC 액션 프로그램을 추진하였다(CALSE/EC アーカイブ). 「i-Con 챌린지 전략」 추진 방향 JACIC은 2005년부터 공공 건설사업의 생애주기에 거쳐 생성되는 정보의 일원화, 업무 효율화, 품질 확보 및 비용 절감을 꾀하기 위해 BIM/CIM/GIS 기반의 3차원 데이터에 관한 조사 연구, 관련 기준 요령과 기준 개정 지원, BIM/CIM 추진 위원회를 운영하고 있다. 효율적으로 추진하기 위해서는 건설 현장에서 3차원 데이터의 활용과 공유를 촉진하기 위한 플랫폼의 필요성을 인식하였다. 특히, 2000년에 일어난 코로나-19가 확산함에 따라 사회적으로 사업 참여자 간의 비대면이 강조되었다. 일본 국토교통성은 클라우드 기술을 활용하여 3차원 데이터의 활용과 공유를 위한 플랫폼을 정비하는 「JACIC의 i-Con 챌린지 전략」을 발표하였다. 이 전략을 이행하기 위해 2022년까지 25차에 거쳐 챌린지 전략을 개정하였다. 또한, JACIC 내에 i-Con 챌린지 팀을 설치하였고 주제별로 프로젝트팀(PT)을 운영하고 있다. JACIC 클라우드는 단순한 정보인프라가 아니라 건설사업 참여자 간에 측량, 조사, 설계, 시공, 유지관리, 온라인 전자 납품까지의 건설관리 노하우를 공유하는 플랫폼의 성격을 갖는다. JACIC은 국토교통성의 직할 건설사업에 대해 BIM/CIM을 중심으로 한 i-Con 기반의 클라우드 활용을 원칙으로 하였다(「i-Con」チャレンジ戦略). 그림 1은 JACIC에서 구상한 클라우드의 전체 이미지를 나타낸 것이다(JACIC, 2020). 1) 공공 조달 정보를 제공하기 위해 기업이 발주한 공공사업 또는 운영의 결과를 수집하여 공공발주기관과 계약업체 모두에게 제공하는 시스템을 말한다. 공공사업의 ‘건설’에 대한 실제 데이터는 Collins에 등록되어 있으며, ‘사업’의 성과 데이터는 Tekris에 등록하는 정보를 의미한다. JACIC 클라우드는 아래와 같이 크게 4개의 기능을 제공한다. - 게이트웨이(이용자나 정보 서비스, 데이터, 모델 등의 인증, 인가·이용자의 서비스에 관한 이용 권한 관리) - JACIC 룸(웹 회의, 뷰어, 파일 공유) - 허브(API 등을 통해 다른 클라우드 서비스와 데이터베이스와의 정보 서비스 연계) - 정보 서비스 제공(JACIC에서 운영 중인 정보 시스템, 온라인 전자 납품, 360° 카메라 현장 파악, 3차원 통합 모델의 활용 등 서비스) 등 향후 JACIC의 ‘i-Con’ 챌린지 전략 방향 및 시사점 일본의 건설 업계에서는 「JACIC의 i-Con 챌린지 전략」을 통해 새로운 역량으로의 건설 현장 전환을 위한 DX(Digital Transformation)2에 관한 관심을 두게 되었다. JACIC은 JACIC 클라우드를 통한 새로운 서비스 기술로써 DX를 추진 전략으로 구상하였다(家⼊ ⿓太 ,2020). JACIC에서 구상하는 DX는 건설사업의 프로세스 정보를 비롯하여 건설 현장에서 영상정보를 수집하여 시각화하고 사업 참여자 간에 효과적으로 활용하는 새로운 건설사업 관리 방식으로의 혁신 전략이다. 한편, 한국에서는 건설사업 관리에 필요한 정보시스템을 여러 기관에 분산하여 운영하고 있다. 공공 건설사업 관리에 유용하게 활용·공유할 수 있는 「I-Con 챌린지」와 같은 전략과 클라우드 플랫폼이 부재한 실정이다. 따라서, 전통적인 건설사업 관리 방식과 서비스를 혁신할 수 있도록 기존 정보시스템 간의 API 연계와 건설 ICT 기술을 응용한 클라우드 네이티브(Cloud Native) 구축을 고려한 DX로의 전환을 위한 연구가 필요한 시기라고 생각한다. 2) 인공지능, 빅데이터 스마트 기술 등 여러 정보통신기술(ICT)을 플랫폼으로 구축하여 새로운 서비스, 비즈니스 프로세스, 기업 문화 등을 혁신하는 것을 말한다. 참고자료 一般財団法人日本建設情報総合センター 定款. CALSE/EC アーカイブ, https://www.cals.jacic.or.jp/archive.html ｢i-Con」チャレンジ戦略, https://www.jacic.or.jp/etc/ jacic_challenge_menu2.html JACIC (2020) JACIC‘i-Con’チャレンジ戦略－ICT 活用による新現場力の構築－. 家⼊ ⿓太 (2020) BIM/CIMとクラウドでi-ConはDXへと進化す, JACICソリューション報告会. 미래스마트건설연구본부 게시일2025-03-14 조회수 352
• 물류시설 랙 화재 피해 경감을 위한 화염 확산 차단막의 설치 방안 연구 물류시설 랙 화재 피해 경감을 위한화염 확산 차단막의 설치 방안 연구 ▲ 윤홍석 KICT 화재안전연구소 수석연구 들어가며 온라인 유통 기술의 발달과 1인 가구 증가에 따라 물류 유통량 및 이를 저장하기 위한 물류시설 수가 빠르게 증가하고 있다. 최근 5년간 물류시설을 거치는 물류는 20억 개에서 34억 개로 증가하였으며, 시장 규모 역시 4.7조 원에서 7.5조 원으로 성장하였다. 이와 같은 관련 산업 성장 및 물류시설 증가는 생활편의를 증진하였으나 화재 사고 증가를 동반하였으며, 최근 5년간(′17~′22) 물류시설 화재로 인해 287명의 인명피해와 8,745억 원의 재산피해가 발생하였다. 물류시설은 가능한 많은 물류를 수용하고 저장 공간을 효율적으로 활용하기 위해 랙(rack)을 활용한 수직 적재 방식을 채택한다. 랙은 사용자 기호에 따른 변형의 용이함, 효율적인 작업환경 조성 등 다양한 장점을 갖지만, 집약적·수직적으로 배치된 수용물품 간의 용이한 열교환 및 송기공간(flue space)의 굴뚝효과(stack effect)로 인해 대형 화재 사고로의 발달이 용이하다는 위험성을 가지고 있다. 이와 관련하여 Ingason은 인랙 스프링클러 (in-rack sprinkler) 시스템의 작동보다 빠른 화재확산으로 인해 스프링클러 작동 이후에도 소화수가 화재 중심부에 도달하지 못할 가능성에 대해 언급하였다. 미국 화재예방협회(National Fire Protection Association, NFPA)는 송기공간을 통해 발생하는 화재확산 위험에 대비하여 물류시설 내 설치된 소화설비의 종류와 연계한 수평·수직 차단막 설치 규정을 제시하고 있다. 이와 유사하게 국내에서는 「물류창고 방화기준 (KFS 630)」이 발간되었으나, 미국의 수용물품 분류체계를 따르고 있을 뿐만 아니라 강제성이 없어 물류시설의 설계에 반영되고 있지 않다. 그 결과 국내 대부분의 물류시설은 스프링클러 설치 기준만을 충족하여 운영되고 있다. 최근 반복되는 화재사고 및 제도적 미비점을 인지한 국토교통부, 소방청 등 관계 부처는 「물류창고 화재 원인분석 및 재발 방지대책(ʼ22년 12월)」을 발간하였다. 해당 문서에서는 물류시설 화재의 대형화 원인으로 ① 물류시설 특성을 고려한 소방시설 기준 미비, ② 배전반/분전반 등 시설 관련 기준 미비, ③ 소방 인프라 부족 및 소방차의 접근 곤란, ④ 공사중인 물류시설에서의 소방 기준 미흡, ⑤ 샌드위치 패널 활용의 다섯 가지를 선정하고 원인별 대책을 마련하도록 하였다. 그러나 랙 화재와 관련하여 제시된 대책을 살펴보면 스프링클러 방수량의 증가만을 고려하여 여전히 물류시설 화재의 본질적 위험인 화재확산에 대한 대책은 마련되지 않았다. 따라서 국내 물류시설의 특성 및 가연물 분류체계, 소화설비의 영향을 반영한 대응책이 시급히 마련되어야 한다. 이 글에서는 물류시설 랙 내 수평·수직 차단막의 설치 기준 도출을 목적으로 수행된 수치해석적 연구의 일부 내용을 소개하고자 한다. 국내 대표 랙 구조의 설정 차단막의 설치 목적은 초기 화재확산의 지연 및 소화설비와의 상호작용을 통한 화재 규모 저감으로, 화재를 원천 차단하는 것은 아니다. 해당 연구에서는 차단막 설치 방안 도출에 대한 단계적인 접근 절차로서 수평 차단막 설치가 초기 화재확산 및 화재현상에 미치는 영향을 우선 검토하였다. 국내 실정을 반영한 랙 형상 선정을 위해 현장조사 및 관련 기준 분석을 수행하였다. 그 결과 1.1 m(W)×3.0 m(L)×2.5 m(H)인 적재공간이 2열×3단으로 배치된 대표 랙 구조가 결정되었으며, 수용물품으로 2.2 m 높이의 폴리우레탄폼(polyurethane foam)을 각 단에 4개씩 배치하였다. 소방설계로 국가화재안전기준(NFTC 103 및 NFPC 103)에 기반하여 가장 널리 활용되는 K-80 천장형 헤드를 적용하였으며, 일반 가연물의 적재를 가정(랙 높이 6 m 이하마다 인랙 헤드가 설치되어야 함)하여 2단 위치(z=4.9 m)에 인랙 헤드를 설치하였다. 수평 차단막에 대해서는 미설치, 3단 간격, 2단 간격 및 1단 간격으로 설치되는 4가지 조건을 고려하였다. 결정된 랙 구조 및 소화설비, 차단막 설치 조건에 따른 수치해석에는 Fire Dynamics Simulator(FDS)가 활용되었다. 수평 차단막 설치에 따른 화재 현상의 변화 수치해석 결과 차단막 미설치 시 화재는 6.2s 만에 랙 최상단에 도달하였으나 차단막 설치 시 초기 화재확산이 효과적으로 지연되었다. 구체적으로 수평 차단막이 조밀하게 설치됨에 따라 화재확산 완료 시간이 7.2s, 10.9s 및 19.4s로 증가하여 미설치 조건과 비교할 때 최대 200% 이상 지연되었다. 반면 화재로 인한 총 방출열량(total heat release)은 차단막 설치 위치와 관계없이 3,000~3,500 MJ 범위에서 큰변화를 보이지 않았으며, 미설치 조건 대비 10% 미만의 감쇠 효과만을 나타냈다. 국내 물류시설에 적용되는 다양한 소화설계들을 대상으로 분석한 결과, 화재확산 지연에도 불구하고 화재규모가 감소되지 않는 두 가지 원인을 확인하였다. 첫 번째는 차폐 효과(shielding effect)로서 차단막은 천장형 및 인랙 헤드의 소화수가 랙 내 수용물품들에 도달하는 데 방해 요소로 작용하게 된다. 그림 5(a)에서 온도 분포 및 살수 패턴을 통해 차폐 효과의 영향을 확인할 수 있다. 두 번째 원인으로 차단막에 의한 화염의 확산경로 변경을 들 수 있다. 그림 5(b)의 좌측 그림에서 초기에 송기공간을 따라 수직 확산되던 화염은 차단막과 충돌한 이후 수평 방향으로 확장해 랙 외곽에 도달한 이후 수직 방향으로 확산된다. 그림 5(b)의 우측 그림에는 차단막 설치 위치에 따른 단위 체적당 열방출률(Heat Release Rate Per Unit Area)의 분포와 인랙헤드의 살수 패턴이 제시되었다(확산경로 변경의 영향이 두드러진 해석 결과가 제시되었음). 좌측 랙(None)은 차단막이 설치되지 않은 조건으로, 수직 방향으로 확산되는 화재는 경로에 존재하는 인랙 헤드에 의해 소화된다. 반면 우측 랙크(1-tier spacing)의 경우 화염이 랙 외곽을 따라 확산되며, 인랙 헤드의 소화수가 연소 영역에 도달하지 못하는 것을 확인할 수 있다. 이 경우 외곽에서의 연소는 주변랙으로의 화재확산을 가속화할 수 있다. 결과적으로 수평 차단막이 부적절한 위치에 설치될 때 화재위험성이 오히려 증가할 수 있으며 소화설비와의 상호작용이 고려되어야 한다. 맺음말 물류시설은 가연물 밀집도가 높고 화재확산이 용이하여 대형 화재로의 발달이 빠르게 이루어진다. 이로 인해 초기 화재확산의 지연을 통해 소화설비 또는 관계인의 대응 시간을 확보하는 것이 중요함에도 소화설비의 설치 확충, 성능 강화만이 논의되고 있다. 이에 따라 본 연구에서는 수평 차단막의 설치가 물류시설 랙 화재에 가져오는 영향을 우선 검토하였다. 추후 확장된 규모의 수치해석과 실증 실험을 통해 국내 물류시설에 최적화된 차단막 설치 방안을 마련할 수 있을 것으로 기대되며, 이는 물류시설의 화재안전에 기여할 것으로 생각한다. 참고자료 스프링클러설비의 화재안전성능기준(NFPC 103). H. Ingason (2001) Plume Flow in High Rack Storages. Fire Safety Journal, Vol. 36, No. 5, pp. 437-457. NFPA 13 (2022) Standard for the Installation of Sprinkler Systems. National Fire Protection Association. 화재안전연구본부 게시일2025-03-14 조회수 157

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