[이상수의 경제Talk] 초연결 시대, 스스로 치유하고 진화하는 '스마트시티'
[이상수의 경제Talk] 초연결 시대, 스스로 치유하고 진화하는 '스마트시티'
  • 이상수 시민기자
  • 승인 2020.07.01 16:20
  • 댓글 0
이 기사를 공유합니다

1. 1조개의 센서 데이터와 상호작용하는 도시
2. 스스로 치유되는 인프라
3. 자급자족하는 미래 그린시티
4. 미래의 스마트시티

2040년이 되면 세계인구의 약 60퍼센트가 도시로 집중된다. 전 세계에 이미 1,000개의 스마트시티 파일럿 프로젝트가 건설 중이거나 최종 계획단계에 있어서다. 따라서 앞으로는 수 십 년 동안 도시 인구 성장의 90퍼센트가 아시아와 아프리카에서 이루어질 전망이다.

스마트 시티
스마트 시티

부동산, 에너지, 센서, 네트워크, 운송 등 수많은 산업을 연결하는 미래 도시는 인간의 경험을 완전히 변화시키거나 가능성이 커지고 있다.

그런만큼 현재 전 세계에서 진행 중인 스마트시티의 미래를 데이터와 스마트 인프라 건설, 그린시티 관점에서 소개한다.

1. 1조개의 센서 데이터와 상호작용하는 도시
오늘날 대부분의 도시에서는 데이터가 기업과 공공기관, 비영리기관, 개인 데이터베이스에 분산되어 있으며, 표준화가 잘 이루어지지 않고 있다.
그러나 도시 트렌드를 파악하고 대응하기 위해서는 교통흐름, 인간의 움직임, 개인거래, 에너지 사용량의 변화, 보안활동 등 현재 구성하는 모든 요소에 대해 여러 계층의 데이터를 집합시킬 필요가 있다.

데이터와 상호작용하는 도시
데이터와 상호작용하는 도시

자동화될 공공서비스, 유연한 교통흐름, 스마트한 보안, 최적화된 도시계획을 가능하게 하는 기하급수적 기술을 이용하기 위해서는 정보흐름의 실시간 분석이 필수적이다. 이에 전 세계의 첨단 도시들은 스마트 주차에서 폐기물관리에 이르는 여러 분야에서 다양한 표준을 결합하고 실행 가능한 방법을 도출할 중앙 집중식 에너지 플랫폼을 구축하고 있다.

센서 보급과 도시 사물인터넷의 증가는 교통흐름 통제를 넘어 전체 인프라 시스템을 실시간으로 모니터링할 수 있게 해준다. 이탈리아의 철도 기업인 트랜이탈리아(Tranitalia)는 모든 열차에 센서를 설치하여 각 열차의 기계적 상태에 대해 실시간 상태 업데이트를 유도하고 있다.
시스템 고장이 일어나기 전에 문제를 예측할 수 있기 때문에 열차 고장으로 인한 교통 혼란은 과거의 일이 되었다. 또한 로스엔젤리스는 5,000킬로미터에 이르는 거리에 센서를 탑재한 LED 등을 설치했다. 가로 등이 오작동하거나 밝기가 낮아지면 거의 즉시 고칠 수 있으며, 결함이 발생되기 전에 이를 감지할 수 있어 대응이 빠르게 이뤄질 수 있다.

센서와 인공지능의 결합은 도로 장치와 교통흐름, 교통사고 이외에도 군중을 모니터링하고 인간의 움직임을 분석할 수 있다. 중국의 센스타임과 같은 회사는 현재 자동차 번호판과 사람의 얼굴을 식별할 수 있을 뿐만 아니라 군중의 움직임과 수배중인 범죄자를 찾아낼 수 있는 소프트웨어를 운영하고 있다, 일부 연구진들은 군중감시 데이터를 이용하고 질병확산을 예측하는 연구도 진행중이다.

2. 스스로 치유되는 인프라

자체 모니터링 도시와 도시 인공지능 외에도 인프라가 필요할 때 스스로를 치유할 수 있다면 어떻게 될 것인가에 궁금증이 더해진다. 
미국에서는 ‘스스로 치유되는 소재’의 개발에 힘쓰고 있다. 델프트(Delft) 대학교의 공학자들은 교량과 도로, 기타 인프라의 수명을 연장하기 위해 스스로 균열을 복구할 수 있는 바이오콘크리트(Bio Concrete)의 프로타입을 개발했다.

젖산칼슘과 혼합된 새로운 바이오 콘크리트의 핵심 성분을 콘크리트 구조물 전체에 분산된 석회석을 생성하는 박테리아의 미세 캡슐이다. 콘크리트 균열이 생겨 공기와 습도가 발생되면 박테리아가 저절로 깨어난다.

박테리아는 시계처럼 둘러싸고 있는 젖산칼슘에서 영양을 공급받으며 천연석회실란트를 생성하여 콘크리트의 작은 틈이 도로에 문제를 일으키기 훨씬 전에 균열을 메울 수 있는 기법이다. 앞으로 공학자들은 스스로 치유하는 플라스틱을 연구하고 있다.

잠재력이 큰 또 하나의 소재는 마법과도 같은 그래핀(Graphene)이다. 그래핀은 강철보다 200배 더 강하지만 초박막 두께를 가지고 있다. 그래핀의 가격이 낮아지면 기존 인프라 기후 저항성을 가진 초강력 코팅을 가능하게 해 인프라 수명을 몇 배 더 연장시킬 수 있다. 일부 공학자들은 30미터 높이의 빌딩 건설에 그래핀을 사용하는 방안을 제안하기도 했다.

바이오 소재와 새로운 폴리에 소재가 스스로 치유할 수 있는 도시를 만들고 있다면 나노 소재, 마이크로 소재는 스마트하고 강력하며, 자체 충전되는 빌딩을 통헤 새로운 그린시티의 가능성을 열어주고 있다.

그린 시티
그린 시티

3. 자급자족하는 미래 그린시티

새로운 소재의 등장과 함께 태양광 발전 창문의 상업화에도 많은 관심이 쏠리고 있다. 지난 몇 년 동안 여러 연구팀은 매일 창문에 비치는 햇빛을 포착해 에너지로 바꾸는 실리콘 나노입자개발에 전념하고 있다. 창문 가장 자리에 있는 작은 태양전지로 태양에너지를 수확해서 즉시 사용 가능하게 만든다,

미시건 대학교의 연구진들이 개발한 새로운 태양광 집광장치(sola concentrator)는 가시광선이 아닌 적외선과 자외선을 이용하여 이를 창문 가장 자리에 심어져 있는 태양전지로 보낸다.
이렇게 보이지 않는 태양전지는 차광막, 전자기기, 유리문, 고층빌딩의 반사유리 등 어느 곳에서나 에너지를 만들 수 있다. 이처럼 미래도시 프로젝트는 자체 충전 창문을 넘어 과감한 태양광 발전소와 재생에너지를 목표로 하고 있다.

스마트 그린 시티
스마트 그린 시티

4. 미래의 스마트시티

유연하고 자체 치유가 가능한 구조를 만들 수 있는 신소재를 필두로 하여 청정인프라 기술이 시장에서 폭발적으로 경쟁하고 있다. 이제 미래 도시들은 스스로 충전하는 빌딩, 녹색도시 생태계, 소비하는 양보다 더 많은 에너지를 생산하는 도시로 탈바꿈하고 있다.
특히 5G 통신 네크워크와 센서의 보급, 중앙집중식 허브로 인해 도시환경의 모든 측면을 모니터하고 분석할 수 있게 되어 실시간으로 데이터를 분석하고 응답할 수 있게 된다.

이에 비춰 볼 때 앞으로 10년, 도시는 인간의 일상과 경험을 모든 측면에서 바꾸어 놓을 것이다. 그리고 인간과 도시가 서로 소통하는 미래에는 도시 자체를 인간관 같은 지능적 유기체로 여기는 것이 더 자연스러워질지 모른다,

<참고문헌>
박영숙·제롬 글렌(2019), 『세계미래보고서 2020』, 서울 : 비즈니스북스. pp.189~195.
이상수 편(2019), 『제4차 산업혁명 시대의 주요 기술』, 서울 : 바른북스. pp.163~173.

댓글삭제
삭제한 댓글은 다시 복구할 수 없습니다.
그래도 삭제하시겠습니까?
댓글 0
댓글쓰기
계정을 선택하시면 로그인·계정인증을 통해
댓글을 남기실 수 있습니다.