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[KICT의 미래를 만나다] 모두가 쉽게 누리는 안전한 삶
  • 게시일2020-06-25
  • 조회수148

모두가 쉽게 누리는
안전한 삶

 

 

신지욱 박사의 연구실에는 손으로 그린 그림들이 벽 곳곳에 붙어 있다. 순간순간 떠오르는 아이디어를 먼저 손으로 스케치하고 그것을 토대로 점차 발전시켜나가기 때문이다. 그는 재난이라는 무거운 주제를 연구하지만, 늘 즐겁고 재미있는 환경에서 연구할 수 있도록 마음을 다잡는다. 유쾌하면서도 진지하게 풀어내는 그의 이야기 속에 우리나라 재난 대응 시스템의 미래가 담겨 있다.

 

  국민생활연구본부 수석연구위원 신지욱
 
국민생활연구본부 수석연구위원 신지욱

 

 

현실적인 문제를 극복하는 혁신적인 아이디어


4차 산업시대가 도래하면서 가장 많이 등장하는 것 중 하나가 바로 인공지능(AI)이다. 인공지능은 삶 곳곳에 스며들기 시작했고 많은 부분을 변화시켜나가고 있다. 신지욱 박사는 바로 이 인공 지능을 기반으로 해 재난에 대응할 방법을 연구하고 있다. “재난이 발생하기 전에 건축물의 성능을 평가하여 대응하거나, 재난 발생 후 실시간으로 대응할 수 있는 데이터를 초고속으로 생성할 수 있는 기술을 개발하고 있습니다. 건축공법에 대해 자세히 알지 못하더라도, 사용자가 건축도면만 보고도 알 수 있는 정보들을 입력하면, 인공지능이 스스로 학습을 통해 건축물의 내진 및 내폭 성능을 평가해줍니다.”


신지욱 박사는 사람과 마찬가지로 건축물도 복잡한 DNA로 구성되어 있다고 생각한다. 이 중 건축물의 내진 성능을 결정할 수 있는 중요한 DNA(핵심 파라미터 : 예) 주기, 강도, 연성, 강성 강도 저감율, 파괴유형 등)들이 있는데, 이러한 DNA 정보는 복잡한 비선형 컴퓨터 시물레이션 또는 실험 등을 수행하지 않으면 그 값을 알 수가 없다. 해당 정보를 추정하기 위하여 과거에 수행된 실험과 컴퓨터 시물레이션 결과를 바탕으로 별도 의 시물레이션 또는 실험과정 없이 도면 상에 기재된 정보(기둥 크기, 재료강도, 철근비 등)만 입력하여도 내진성능 DNA를 추출할 수 있는 첫 번째 A 학습 모델을 구축하였다. 또한, 내진성 등 DNA와 지진시나리오를 활용하여 내진성능평가에 필요한 최대 동적응답(최대 층간변위비, 최대 전단력 등)을 바탕으로 내진성능을 결정할 수 있는 두 번째 A 학습 모델을 개발하였고, 이 두개의 학습 모델을 결합하는 방식으로, 간단한 정보 입력만으로 건축물의 내진성능을 초고속으로 평가할 수 있고 추출 할 수 있는 하이브리드형 초고속 데이터 생성 엔진 프라임워크 개발을 진행했다고 한다. 해당 엔진은 간단한 정보를 바탕으 로 빠른 속도로 건축물 내진성능을 평가할 수 있으므로, 지역 단위로 건축물의 내진성능을 평가하고, 이를 바탕으로 지진에 취약한 건축물을 선별할 수 있고, 성능 향상을 위한 보강 계획 수립에도 활용할 수 있다고 말했다.


그는 현실적인 문제는 혁신적인 아이디어를 통해 극복해야 한다. 고 이야기한다. 현실적인 문제를 과거의 기술로 극복하는 것은 어려운 문제이며, 오래 갈 수 없다고 생각하기 때문이다.


"현안이 대두되었을 때 실행해보지 않으면 새로운 기술을 확보 할 기회조차 잃을 수 있다고 생각합니다. 입사 직전에 우리나라 에 지진이 많이 발생했고 많은 인명과 재산의 피해가 발생했습니다. 이런 문제에 대응하기 위해 입사 직후 연구원에서는 건축물 지진 안전 통합관련시스템과 관련된 연구가 계획되었고, 제 역시 실무책임자로 참여하고 있습니다. 그러나, 여기에 사용되는 과거 검증된 기술을 자동화하는데 집중하고 있기 때문에 정보 수집 등에 한계가 있으며, 혁신적인 기술로 과거 기술이 갖고 있는 한계를 극복해야 합니다.”

 

 

 

인공지능을 활용한 재능대응 기술


연구에 돌입하고 나니 현실적인 문제들이 드러나기 시작했다. 무엇보다 플랫폼에 정보를 전달하기 위한 엔진과 모듈의 경우 처음부터 개발을 시작해야 하는 상황이었고, 더 큰 문제는 건 축물 재난 안전과 관련된 데이터베이스를 가진 곳이 전혀 없었다는 점이다. 전국 단위의 데이터베이스를 구축하기 위해서는 많은 인력과 시간이 소모될 것이 확실한 상황이었다. 이때 떠오른 것이 바로 인공지능을 활용하는 방법이었다. 인공지능을 활용할 수만 있다면 시간과 비용을 절감하는 효과를 얻을 수 있기 때문이다. 신 박사가 제안한 내진 성능평가 시스템의 경우 기존기술과 비교했을 때 정확도에서 크게 차이가 나지 않으면서도 비용과 인력 소모를 최소화하며 데이터 생성 속도를 실시간으로 앞당겼다. 또 다양한 지진시나리오를 이용한 건축물 성능평가 데이터 베이스 생성도 가능하다.


"인공지능 기반 기술은 사용자가 건축공학과 관련된 지식이 없어도 활용할 수 있도록 만들 예정입니다. 기존의 도면을 기반으 로 얻을 수 있는 정보도 이미지 학습 등과 같은 영상 처리나 딥러닝 기술을 도입하여 자동 인식할 수 있도록 구성할 예정이고요. 그래서 '거주하고 있는 건물은 안전한가?', '안전하지 않다면 어떻게 안전하게 할 수 있을까?'와 같은 궁금증을 해결해주고 솔루션을 제안하려 합니다.”


신지욱 박사는 건축물의 재난 성능이 부족할 경우 자가보수와 보강을 할 수 있는 기술을 함께 개발해 해당 정보를 함께 제공해 주는 방식으로 연구를 진행해나갈 계획이라고 한다. 그는 기술 개발을 통해 모든 국민이 건축물 재난과 관련된 정보를 공유하고, 지진과 같이 광역피해가 발생할 수 있는 재난에 대해 정보를 바탕으로 대응해 나갈 수 있길 바란다고 이야기한다.

 

 

지진 박사의 기발한 상상


인공지능 기반 기술을 활용한 건축물의 재난 안전 평가 시스템과 관련해 혹자는 “너무 공상과학 같은 이야기를 하는 것 아니냐”고 이야기하기도 했다. 하지만 신지욱 박사는 자신의 아이디어를 발전시켜나갔고, 연세대학교에서 학연교수로 활동할 당시 학연 교수 프로그램의 워크숍과 학회에서 기술에 대해 발표했다.


그때 '태풍과 빌딩풍에 대응할 수 있는 인공지능기반 초고속 데이터 생성 엔진을 개발해보자'라는 역제안을 받고 본격적인 연구개발을 수행할 수 있었다고 한다. 자신이 하고 싶은 연구를 바탕으로 연구원 핵심 R& R인 '안전·안심 국토교통기술로 국가·사회문제해결에 조금이라도 기여할 수 있었다는 점이 기억 에 남는다고 한다.


연구를 진행하면서 기억에 남았던 특별한 추억이 하나 더 있다. "개인적으로는 제 딸이 올해 4살이 되었는데, 어린이집에서 지진과 관련된 안전교육을 받았을 때 우리 아빠가 지진 박사라고 선생님께 이야기하며 자랑스러워서 한다는 점이 가장 기뻤습니다."


2018년 한국건설기술연구원에 입사해 올해 3년 차에 들어서는 신지욱 박사에게 조금은 엉뚱해도 좋으니 꼭 한번 진행해보고 싶은 연구가 무엇이냐고 묻자 예상보다 더 재미있는 대답을 들 려준다. 바로 '재난 관련 또는 건설 건축 게임 개발'이다.


"유학 생활을 끝내고 한국에 돌아와서 대중교통을 이용할 때 가장 인상 깊었던 것은 이동 중에 사람들이 게임을 많이 한다는 것 이었습니다. 그리고 건설은 우리가 사는 세상에 매우 밀접한 관 련이 있습니다. 게임에서 건설에 필요한 다양한 직업을 온라인 상의 유저들이 선택하고, 계급 또는 레벨이 올라갈 때마다 우리 연구원에서 개발한 기술들을 보유할 수 있도록 하면 어떨까요? AR과 VR을 기반으로 해 다양한 사람들과 집도 지어보고, 기존의 건축물에 대해서는 재난이 발생했을 때 어떻게 대응해야 하는지 직접 해볼 수 있는 게임이 개발된다면 건축과 건설 분야가 더 많은 사람에게 친숙하게 다가갈 수 있을 것 같습니다."

 

 

 

모두가 안전한 대한민국을 꿈꾸다.


최근 신지욱 박사에게는 여러 가지 변화가 있었다고 한다. 이를 계기로 인공지능 기반 기술을 활용한 단기적인 과제를 추진하고, 수행하여 원천 기술을 보다 실용화할 수 있을 정도로 개발할 예정이다. 이를 위해 현재 다른 기관과 협업하여 개인적으로 연구를 진행하고 있다. 또 연구원에서 진행하고 있는 BMI/GIS기반 건축물의 지진안전통합 시스템 개발 역시 잘 마무리해나갈 계획이다.


“장기적으로는 건설과 건축에 대한 전문적인 지식이 없는 사람들도 간단한 방법 또는 간단한 정보만으로 활용할 수 있는 기술 을 개발하는 것이 목표입니다. 그러한 기술개발의 시작이 인공 지능 기반 기술을 활용하거나, 딥러닝 기술을 통한 이미지 학습 방법이 될 것 같습니다. 이러한 기술을 플랫폼에 탑재하거나 모 바일 앱으로 개발해 최대한 많은 사람이 재난과 관련된 평가를 수행할 수 있고 해당 정보를 모두가 공유하여 모두가 안전하고 안심할 수 있는 환경이 조성될 수 있었으면 합니다.”


우리나라에서 일어날 수 있는 재난에 대해 가족을 포함한 많은 사람이 혜택을 받을 수 있는 대응 시스템을 연구하고 싶다며 다부진 각오를 밝히는 신지욱 박사. 그의 연구를 통해 모두가 안전한 대한민국이 새롭게 건설되길 기대해본다.

 

 

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