지하공동구 디지털트윈화 위해 표준격자 표준화 추진된다
지하공동구 디지털트윈화 위해 표준격자 표준화 추진된다
  • 전찬민 기자
  • 승인 2023.05.23 10:40
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[공학저널 전찬민 기자] 지하공동구는 통신, 전기, 가스, 수도 등 라이프라인이 집중돼 있는 국가 핵심기반시설이자, 접근하기 어려운 재난관리 공간이기도 하다. 다양한 재난상황을 대비해 조기예측과 사전대응 등 통합 재난안전관리 체계가 마련되고 있으며, 이와 함께 디지털트윈화를 위한 연계 기술개발, 표준격자 표준화 등 종합적인 대책이 마련되고 있다.

현재 지하공동구는 전문관리 인력 부족, 인력 중심의 유지관리방식, 지하공동구 노후화로 인한 구조물의 취약성 증대 등으로 인해 재난 상황을 예방하기에는 한계가 있다. 이를 해결하기 위해서는 첨단 ICT 기술을 활용해 재난상황에 대한 효과적인 대응체계 구축과 연구개발 투자의 효율성 제고를 위해 정부 중심의 범부처 협력을 통한 지원이 절실하게 필요한 상황이다.

이에 따라 지난 2020년 과학기술정보통신부, 행정안전부, 국토교통부, 산업통상자원부 등 4개 부처가 상호협력한 ‘디지털트윈 기반의 지하공동구 화재 재난 지원 통합 플랫폼 기술 개발’ 연구사업이 착수됐다.

디지털트윈 기반으로 재난 상황과 확산 예측 지원을 위해서는 실시간으로 지하공동구 공간정보를 갱신하는 것이 중요하다. 또한, 이를 위해서는 지하공동구 위상관계(Topology) 재정립과 이를 갱신할 수 있는 기술 개발이 필요하며, 이번 연구사업에서 GIS 공간정보 전문기업 ㈜씨엠월드가 참여해 핵심기술 개발에 열의를 보이고 있다.

이번 연구에서는 지하공동구 지상과 지하, 시설물정보, 지하공동구 공간정보 등 디지털트윈공간(DTS)의 위상관계에 대한 주제항목을 도출했으며, 지하공동구 시설물 특성을 분류하고 위상관계 설계해 DTS 국가공간정보 체계로 3D Map을 구성했다. 이를 기반으로 지하공동구, 시설물(상수관, 전력선 등), 부속물(소화전, 조명 등) 등 데이터 유형별 위상관계 데이터를 구축했다.

또한, 최적의 대피 경로 분석 등 재난 발생 시 위험 대피로의 위상관계를 재정립하고, 통신선, 전력선의 단절로 인한 재난 발생 시 발생 지점의 Edge 검색 후 방향성을 고려해 대체 경로를 분석하는 등 위상관계를 자동 갱신하는 연구도 진행됐다.

씨엠월드는 위상관계 재정립뿐만 아니라 지하공동구 시공간 데이터 모델링과 상호 연계 인터페이스 기술 개발도 주도하고 있다.

먼저, 지하공동구의 디지털트윈화를 위한 다차원 시공간정보 기반 표준 데이터 모델링을 위해서 대용량 3차원 데이터 단순화 알고리즘과 표준데이터 모델링 가시화 SW를 개발했다. 지하공동구 디지털트윈공간의 다차원 공간정보 표준 데이터 모델링 기술 개발에서는 3D 모델 경량화 적용 후 검증을 위해 이를 시각화(가시화)가 진행됐다.

이번 연구에서 가장 눈여겨 볼 부분은 지하공동구의 디지털트윈화를 위한 표준격자 표준화가 추진된 것이다. 이러한 표준격자 표준화 추진을 위해 먼저, 표준격자 구조와 데이터 관리 방안이 마련됐다.

또한, 통합플랫폼에서 활용을 위한 DTS 표준격자 적용과 시각화 기술이 개발됐으며, 세부적으로는 지하공동구 공간정보와 다차원 물성정보에 대한 표준격자 적용 기술과 지하공동구 DTS 표준격자 변환과 시각화 검증 SW가 개발됐다.

특히, DTS 표준격자 시각화를 위해 3차원 웹 서비스를 위한 배경지도는 웹 좌표계(EPSG: 3857)와 타일 구조를 지원하고 있으며, 재난 M&S 연계를 위한 DTS 기반의 이중 표준격자체계를 구축했다. 이는 지하공동구별로 기준점과 격자 크기, LOD 정보 등이 설정된 것이다.

그 밖에도 재난 M&S 연계를 위한 표준격자 데이터 저장과 로딩 기능 개발과 표준격자 활용 SDK 라이브러리 구축과 재난 종류별 샘플 예제 제공, 그리고 지하공동구 화재·재난 지원을 위한 DTS 표준격자 시각화 SW 개발도 진행됐다.

씨엠월드 이봉준 대표이사(사진)는 “이번 연구사업에서 씨엠월드의 대표 기술들이 집약됐기 때문에 현재까지 만족할만한 연구성과가 나올 수 있었다”며 “그간의 성과를 기반해 가중치 적용된 경로 탐색 알고리즘 성능 개선과 DTS에 적용 테스트 등 DTS 위상관계(Topology) 활용 지원 기술 개발을 지속할 계획”이라고 말했다.

그는 이어 “또한, 배경지도와 지상부 시설물 데이터를 구축하고 DTS 실증서비스 위한 공간객체정보 표준 데이터 모델링을 수행할 예정”이라며 “이와 더불어 재난 M&S 지원을 위한 API와 표준격자 생성 SW 개발 등 지하공동구 화재·재난 확산예측과 능동대응 현장적용 실증서비스 환경을 구축할 계획”이라고 덧붙였다.

이처럼 씨엠월드가 이러한 우수한 연구성과를 보일 수 있었던 이유는 3차원 공간정보 SW를 자체 개발하는 등 다년간 3차원 분야 연구개발을 진행해 왔기 때문이다. 특히, 실시간 상태정보 데이터를 수집·분석해 활용할 수 있는 디지털트윈 기술과 3차원 입체격자 체계는 씨엠월드를 대표하는 기술로, 이러한 전문화된 기술력은 DTS 연구 사업뿐만 아니라 다양한 국가R&D를 수행할 있는 원동력이 된 것이다.

‘디지털트윈 기반의 지하공동구 화재 재난 지원 통합 플랫폼 기술 개발’ 연구는 4년차에 접어들었고 그간에 개발한 기술을 기반으로 하반기에 본격적인 실증을 앞두고 있다. 이에 씨엠월드는 시뮬레이션 가시화 성능 향상을 위한 재난별 표준격자를 구축하는 한편, API 구축, 3D Tiles 생성 프로그램 개발 등 현장 실증 테스트를 위한 표준격자 활용 지원할 계획이다.


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