[공학저널 전찬민 기자] AI 등 첨단기술의 발전으로 주거환경 또한 스마트화되고 있다. 보다 안전하고 쾌적한 주거환경을 위해 단순한 스마트홈을 뛰어넘어 스마트하우징 플랫폼의 도입이 활발해질 것으로 전망되고 있다.
IoT 시스템을 기반으로 한 스마트홈은 가전제품, 조명, 냉난방 기기, 보안설비 등이 기기(제품)나 건설사, 가전사 중심으로 작동상태를 확인하고 제어하는 등 사용자 중심이 아닌 제조사, 건설사, 통신사 등의 공급자 중심으로 개발돼 왔다. 이로 인해 소비자의 서비스 선택에 대한 권한과 자유도가 부족하다는 지적도 있다.
이러한 단순 기기를 제어하는 등 기존 스마트홈 기술인 제조사 중심의 폐쇄적 한계를 극복하기 위해 지난 2020년 ‘AI기반 스마트하우징 플랫폼 및 서비스 기술개발’ 연구과제가 추진됐다. AI기반의 스마트하우징 플랫폼을 통해 사용자가 다양한 서비스를 선택할 수 있고, 누구나 서비스를 개발하고 등록할 수 있는 개방성과 확장성을 확보할 수 있을 것으로 기대를 모으고 있다.
이번 연구과제에서는 정보수집과 서비스 제공 수단이 되는 스마트하우징 모델과 개방형 플랫폼을 개발해 사용자에게 최적화된 공간 환경을 제공하고자 하는 것이 목표다. 즉, 스마트하우징 플랫폼의 목적이 공간, 환경, 가전, 디바이스 등으로 구성된 스마트하우스(물리시스템)와 이와 관련된 정보(빅데이터), 스마트홈 기술(IoT기술), AI 기술을 연계하여 최적화된 공간 환경과 서비스를 제공해 완성되는 주택을 실현하고자 하는 것에 있다.
연구과제에서 개발된 주요 핵심 스마트하우징 서비스를 살펴보면 ‘주거안전’, ‘주거쾌적’, ‘주거편의’, ‘유지관리’ 등 네 가지 기술로 구분된다.
먼저, 주거안전 서비스는 화재·범죄로 인한 거주자 위험 상황 발생의 유무를 원격 센싱을 통해 음성과 영상 데이터를 수집하고 AI기반 분석을 통해 구성원에게 결과를 제공해 거주자의 신속한 대응을 지원하는 것이다. 그 중, 화재 안전 시스템은 화재 감지, 판별, 화재 확산 예측, 피난 경로 분석의 알고리즘을 구축했다.
기존 주거 안전 화재 경보시스템은 감지기를 통한 단순 비교 방식으로 운영돼 왔지만 화재 안전 시스템은 AI 학습과 딥러닝을 기반으로 여러 화재 상황들을 학습해 화재 발생 여부를 판별할 수 있다. 이러한 기술은 화재 감지기의 오류와 오작동을 최소화할 수 있고, 정확한 화재 발생 판별은 체계적인 화재 예측 알고리즘을 생성해 화재 시나리오 데이터베이스를 구축하게 된다.
또한, 사전에 학습된 딥러닝 모델을 활용한 화재 안전 시스템은 예측 된 데이터 기반으로 화재 확산 예측 결과를 표출해 화재 발생 이후 60분간 화재 확산의 추이를 예측할 수 있으며, 예측된 화재 확산 경로는 화재 관리 담당자에게 정확한 데이터를 제공해 화재 진압에 도움을 줄 수 있다. 다익스트라 알고리즘을 통한 피난 경로 분석은 실시간 동적 최적 피난 경로 분석해 사용자에게 플랫폼을 통해 제공하고, 스마트 화재 안전 시스템은 화재 발생 시 거주자의 한층 더 안전하고 침착한 대응이 가능할 수 있게 해 일상 속 안전을 지킬 수 있다.
다음으로 주거쾌적 서비스는 AI 기술로 거주자의 생활 패턴을 분석해 거주자 맞춤형 최적 실내환경을 제공하는 기술이다. 개별 운영되는 가전기기를 하나로 통합해 외부기상데이터, 단지 내 미세먼지 데이터, 가족구성원의 건강상태, 통합 실내환경 데이터를 이용해 개인 맞춤형 쾌적 서비스를 제공하게 된다.
주거편의 서비스의 경우는 IoT, ICT 설비를 주거공간에 내장해 보다 편리한 주거공간을 형성할 수 있게 하고, 가시광선과 태양열 취득률을 조절할 수 있는 스마트 윈도우를 활용해 실내·외 환경조건과 거주자 조건에 반응해서 거주자의 편의와 쾌적을 증진하는 서비스를 제공한다. 또한, 스마트윈도우 시스템의 운전모드에 따라 에너지 절약과 쾌적한 환경을 조성하고, 거주자 맞춤형 스마트 윈도우 변색 제어를 통해 생활의 편리성과 주거가치를 향상 시킬 수 있다.
마지막으로 블록체인 기반 유지관리 서비스는 블록체인 기술을 적용해 AI 스마트하우징 서비스의 전체 인프라를 스마트화 하는 과정에서 주거 서비스 수요와 오류에 대응하고 서비스 기술에 대한 신뢰성을 보장하는 기술이다.
서비스 이용 시 발생할 수 있는 분쟁을 해소할 수 있는 역할을 제공하기 위한 서비스 이력 증명과 검증 서비스를 제공하며 실시간으로 기기정보를 수집해 기기의 이상증후와 기기 명령 제어 정보를 블록체인을 통해 명령, 관리 한다. 저장된 기기나 장비의 오류정보 이력으로 기기 오작동이나 장애 발생 확인 시 기가작동오류 알림을 통해서 보다 스마트하고 빠르게 시설물에 대한 조치 및 케어를 진행할 수 있다.
즉, 블록체인 기반 스마트 유지관리 시스템은 블록체인에 저장된 정보를 통해 사용자가 적절하게 서비스를 제공받았는지에 대한 검증 가능한 정보를 제공하며 더욱 투명하고 안전한 고품질 주거환경을 구축할 수 있다.
이러한 AI 스마트하우징 플랫폼과 서비스 기술은 실제 거주 세대를 대상으로 1단계로 부산 에코델타시티(EDC), 2단계로 LH 주택성능 연구개발 센터(HERI), 마지막 3단계로 조치원 상리 에너지자립마을에 적용돼 실사용자를 기반으로 서비스 기술을 검증하고 고도화한다. 실증을 통해 단위 기술 성능을 향상하고 서비스별 시나리오 모델을 구축하여 개발되는 서비스기술과 플랫폼의 완성도를 향상시킬 계획이다.
한국건설기술연구원 채창우 본부장(사진)은 “스마트하우징 플랫폼을 통해 주거 서비스의 경쟁력을 강화하고, 신규 주거서비스의 개발, 등록, 운영이 지속 가능한 스마트하우징 프로슈밍 생태계를 구현할 수 있을 것으로 기대된다”며 “또한, 스마트하우징 서비스의 사용자들에게 고품질의 주거환경과 주거복지 혁신이 가능한 서비스를 제공해 노인, 1인 가구 등 주거약자에 대한 국민 생활 문제해결에도 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.
그는 이어 “이번 연구 사업은 국토교통부와 산업통상자원부의 다부처 협력 과제로, 양 부처 연구단은 성과물이 연계될 수 있도록 개발하고 있다”며 “양 부처 연구단의 상호 협업을 통해 함께 개발하는 플랫폼과 서비스 기술들이 스마트하우징 보급을 확산시키고, 이를 통해 국민 삶의 질 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대되고 있다”고 덧붙였다.
스마트하우징 플랫폼을 통해 사용자가 희망하는 서비스를 자유롭게 선택적으로 신청과 이용이 가능하고, 개발자는 주거 서비스를 개발·등록해 특정 기업, 건물·단지에 종속되지 않은 범국민적 플랫폼으로 개발해 지속가능한 신 스마트주거 생태계 구축에 기여할 예정이다.
이에 연구단은 모든 국민이 쾌적하고 안전한 주거공간을 가질 수 있도록 혁신적인 서비스 제공을 위해 연구를 충실히 수행하고 있으며, 미래 대응형 주거복지 기반이 강화되고 더불어 지역·계층 간의 스마트 서비스 격차를 해소시켜 주거서비스와 스마트 기기 등 관련 산업 활성화에 이바지 하고자 한다.
나아가 스마트하우징 플랫폼을 기반으로 다양한 주거 공간과 각 분야의 신규 서비스 발굴이 확장돼 스마트 도시 발전에 기여할 수 있도록 최선의 노력을 기울일 예정이다.
