도시화가 가속화됨에 따라 우리는 IT 설계자들이 완벽한 데이터 기반의 커넥티드 시티 잠재력을 인지하여 의미 있는 방향에서의 혁신이 가능하도록 기술, 도구, 소프트웨어 및 모듈이 빠르게 진화하고 있는 것을 목격하고 있다.
수 많은 센서, 위치탐지 및 통신 기술과 묶여 있는 사물인터넷(IoT)은 설계자들이 창조적으로 사물들을 연결할 수 있는 기회를 열어 주었고, 이를 통해 도시의 과밀화 현상으로 야기되는 도전들을 도시들이 해결할 수 있게 되었다. 교통량 제어, 조명, 오염 모니터링, 주차, 응급 서비스, 설비 및 기타 도시를 유지하는 기능에 이르기까지, 삶의 질을 유지하며 전력, 가스 등의 자원을 더 잘 관리하는 동시에, 총소유비용(TCO)과 이러한 자원의 배치를 줄이기 위해서는 커넥티드(연결) 및 스마트 기술이 요구된다.
이 같은 도전에 직면한 창조적 설계자들이 활용할 수 있는 기술들은 무엇(What)을, 언제(When) 그리고 어디(Where)에서 라는 세 가지 질문에 답을 제시할 주요 역량에 맞춰져 있다. 이 역량들은 실시간 통신, 저비용, 저전력 프로세싱, 주변 여건의 탐지 및 타임 스탬프(time stamp), 정밀한 위치 확인 및 위치 탐지 등의 기술로 구현된다. 주변 여건에는 온도, 습도, 대기 조성, 이동, 진동 등이 포함된다. 설계자들은 센서 융합 기술을 사용함으로써 어떠한 사건이나 상황 아래에서도 맥락이 풍부한 데이터를 제공할 수 있다.
이러한 역량들은 LTE Cat 0, 협대역 IoT(NB-IoT)와 같은 셀룰러 기술, 저전력 블루투스(BLE) 및 Wi-Fi, IoT용 변형 기술인 HaLow와 같은 근거리 무선 기술, V2I (vehicle-to-infra) 및 V2V (vehicle-to0vehicle) 통신을 위한 IEEE 802.11p 등의 신뢰할 수 있는 저비용의 무선 통신 기술들에 의해 지원된다.
각종 무선통신기술을 사용하는 솔루션들이 처음부터 철저하게 이런 환경을 고려하여 설계된다면 해당 솔루션을 모듈 단위에서 사용할 수 있으며 설계자가 해당 모듈을 결합할 수 있다. 물론 이러한 주장은 설계 요구사항들, 하드웨어의 선택 및 레이아웃에 대한 탄탄한 지식, 그리고 그것이 보안의 설계와 관리 차원에서 의미하는 바에 대한 탁월한 공감과 이해를 전제로 할 경우에만 성립된다. 이는 센서, 통합 회로(IC), 모듈, 보드, 시스템 및 통신 인터페이스에서 게이트웨이, 클라우드까지 적용된다.
분명히, IoT 연결에 대한 보안은 중요하다. 그러나, 수 년간 사용되어야 하고, 실패가 허용되는 분야가 아니기 때문에, 장치의 신뢰성 및 강건성 또한 중요하다. 전화 한 통이 끊어지는 것은 큰 문제가 되지 않을 수도 있다. 내비게이션 앱이 출구 하나를 지나쳐 버리는 것, 냉장고나 커피 머신의 연결이 끊어지는 것, 로그를 제공하지 않거나 또는 모든 오류를 보고하지 않는 것도 마찬가지일 것이다. 그러나, 정말 중요한 부분에서 이러한 일들이 발생한다면 어떨까? 교통 신호, 자동 주행 차량, 오염 및 응급 서비스 등에서 연결의 차단 또는 부정확한 데이터 인스턴스 등이 발생하는 경우 막대한 비용이 발생한다. 따라서 해당 커넥티드 시티의 설계자에게는 이와 관련된 적절한 고민과 시스템의 최고 품질 유지 및 규제 요구사항 준수의 보장에 대한 책임이 있다.
도시 성장의 가속화
도시를 보다 스마트하게 만들기 위해 설계자들과 제조사들이 사물들의 연결이 중요함을 인지해가는 동안, 커넥티드 시티의 영향력도 계속 증가하고 있으며 이에 따라, 혁신적인 아이디어를 가진 설계자들의 기회 역시 증가하고 있다. 보다 신뢰할 수 있는 몇몇 정보 출처들을 살펴보기만 해도, 현재 발생하는 사항에 관한 데이터를 얻을 수 있으며, 창조적인 솔루션 도입의 시급성 또한 짐작할 수 있다.
UN에 따르면, 전 세계의 도시 인구는 2050년까지 25억명 정도가 더 늘어날 것이며, 도시 지역의 인구 수용율은 2014년 54%에서 66%로 증가될 것이다. 이는 범죄, 화재 제어, 병원, 보건 및 사회적 서비스는 물론 대중 교통, 주택, 전기, 수도 및 위생 및 쓰레기 관리 등과 관련하여 지자체에 막대한 압력으로 작용하고 있다.
그러나 보고서에서 주장하는 것처럼, 도시화는 분산된 농촌 인구에 유사한 수준의 서비스를 제공할 경우와 비교했을 때보다 더 효율적이다. 또한, 순수하게 물류의 관점에서 볼 때, 이러한 과밀화 현상은 효율 개선을 위한 많은 기회를 제공하며, 기술에 대한 투자도 이미 급속히 증가하고 있다.
BI Intelligence는 커넥티드 시티 및 스마트 시티 테크놀로지(IoT)에 대한 지출이 2015년 360억 달러에서 2019년 1,330억 달러로 증가할 것으로 예상했다. 이는 상기한 원인들에 따른 것이며, 전반적으로 향상된 “사람들의 커뮤니케이션”을 위한 것이다. 스마트 미터(smart meter)는 이러한 커넥티드 기술을 적용하여 가장 많이 보급된 애플리케이션 중 하나이며, 많은 지자체가 도입하여 에너지 및 노동 관련 비용을 절감하고, 그리드 관리를 지원하는 동시에, 배터리로 구동되는 쌍방향 통신을 통해 선제적 유지활동을 전개하여 정전이나 단수를 예측하고 있다.
BI는 IoT 투자에 따른 경제적 부가가치가 매출 증대 및 스마트화에 따른 효율 개선의 효과 등으로 2019년에 4,210억 달러에 달할 것으로 예상한다.
아직까지 스마트 또는 IoT 가능형(IoT-enabled) 도시에 관한 합의된 정의가 도출되지 않았지만, 이 개념은 전체 시스템의 최적화 및 예측성을 확보한다는 목표 하에 다양한 연결된 정보 출처로부터 데이터를 수집, 통합 및 분석하는 역량들을 포괄한다. 일반 소비자에게 있어 연결은 스마트폰, PC, 태블릿 및 네트워크 연결형 가전기기에 한정되는 경향이 있다.
스마트 커넥티드 시티에서 가전기기의 위치가 없다는 뜻은 아니다. 사실상, Waze와 같은 사회적 내비게이션 앱은 운전자에게 도로 상의 돌출부나 위험물 등을 경고하고, 교통 흐름을 원활히 유지하도록 대안 경로를 제안하여 불필요한 주행 시간을 줄이고 배출을 저감하는 효과를 제공한다. 또, 운전자들의 주행 경험을 개선하고 도로 인프라를 최적화한 바 있다.
결과적으로, 이러한 압력이 점차 인구 성장과 씨름하고 있는 지역 및 광역 지자체로 전이되고 있다. 그러나 교통 관리 기술을 유기적인 스마트폰 애플리케이션으로 구현하는 것은 빙산의 일각 정도이다. 이 같은 사실들이 커넥티드 시스템의 설계자에게 기계-대-인간 그리고 기계-대-기계의 통신이라는 보다 심화된 주제를 상기시킨다(그림 3참고). 가능 장치와 시스템 간에서 다양한 셀룰러 및 비셀룰러 네트워크를 통해 인간의 개입 없이도 통신이 이루어질 수 있다.
현재 진행 중인 통신 또는 기기 간의 통신 사례
• 상태 정보를 업데이트하는 쓰레기 처리 장치 및 주차 센서
• 상수도 공급 및 처리 센터로 유량 정보를 전송하는 유량계
• 통행량 정보를 업데이트 하는 도로 상 유도 센서
• 상시 응급 구조자의 위치 및 건강 상태를 통신하는 응급 서비스
• 실시간 모니터링 및 보안 서비스를 제공하는 카메라
• 대기 조성 및 오염 분석을 제공하는 화학 센서
