▲ 디지털 트윈국토 개념도 / 출처: 국토연구원

 

디지털 트윈은 현실 세계의 물리적 객체에 대한 디지털 복제로서, 가상 세계에 구현된 디지털 객체를 통해 현실세계에 대한 정보를 수집·분석·제어하도록 고안된 4차 산업혁면 기술의 집합체이다. 세계 디지털 트윈 시장은 2020년 31억 달러 규모에서 2026년까지 약 486억 달러 규모로 연평균 58%씩 성장할 것으로 시장분석기관은 내다보고 있다.

 

이런 디지털 트윈을 효과적으로 적용하기 위해서는 디지털 트윈으로 구축하고자 하는 대상과 범위, 적용기술과 서비스 등이 명확히 정의되어 구축 목적에 부합하는 디지털 트윈으로 모델을 구상하는 것이 필요하다. 이에 세계적 추세인 스마트 시티에 적용되고 있는 디지털 트윈에 대해 도시/국토에 적용하는 기본방향과 추진 과제를 살펴보자.

 

최근 국가 시범도시, 지자체, 공공기관이 우후죽순 식으로 추진하는 디지털 트윈 국토/도시 구현을 위한 기본방향이나 가이드라인이 필요한 시점이다. 범정부 거버넌스를 중심으로 데이터의 연계·통합·중복구축을 방지 할 수 있는 요소별(표준, 기술개발, 플랫폼, 활용모델 등) 로드맵을 수립하고 디지털 트윈 데이터의 생산과 갱신이 실세계의 변화와 동시에 데이터에 반영될 수 있도록 업무절차, 규제완화 및 제도개선 등 기반 마련이 병행 되어야 한다.

 

과거 국토의 디지털화는 종이지도를 스캐닝하여 디지타이징하거나, 항공사진 또는 위성영상을 가공해 2차원 디지털 지도를 제작하여 활용했었다. 이렇게 과거에도 현실 세계를 보다 더 실감나게 표현하고자 3차원 공간데이터(3D 모델, 3D 이미지)가 일부 구축·활용되었으나 대용량 공간 데이터 처리, 분석 및 시각화 기술의 한계로 제한적으로 활용되었다.

 

이후 IOT(사물인터넷), 빅데이터, 인공지능, 클라우드 컴퓨팅 등 대용량 데이터의 실시간 수집·처리·분석·시각화를 가능하게 하는 4차 산업혁명 기술이 등장하면서 국토의 디지털 전환도 새로운 계기를 맞이하였다. 특히, 2020년 코로나19의 대유행은 비접촉 온라인 문화와 디지털 대전환의 촉매제가 되어 우리 사회 전분야에 걸쳐 디지털 대전환을 앞당기고 있다.

 

디지털 트윈국토는 현실 국토의 자연적·인공적 객체에 대한 3차원 데이터 모델(형태, 위치, 속성 정보를 포함한 디지털 쌍둥이) 기반의 가상국토를 말한다. 3D 데이터 모델을 기반으로 자연 및 인공 객체에 부착된 IOT 센서, 센싱 데이터, 데이터 분석을 위한 도구와 이들을 탑재한 플랫폼을 통해 현실 국토를 제어 및 관리하고, 예측과 시뮬레이션을 통해 지속가능하고 효율적인 국토 관리의 수단으로 활용 가능하다.

 

2000년대 초 이미 디지털 트윈국토와 개념적으로 유사한 가상국토, 디지털 국토, 사이버 국토 등에 관한 연구가 수행된 바 있으나, 기술적 한계로 인해 개념적 논의와 담론 수준에 머물러 있었다.

 

싱가포르 및 영국을 비롯한 여러 국가에서 스마트시티 구현을 위한 핵심 인프라로 디지털 트윈을 구축하고 이를 통한 경제적 가치 창출을 도모하고 있으며 우리 정부도 코로나19가 가져온 비대면 수요 대응과 디지털 경제로의 전환, 안전한 국토 관리와 신산업 기반을 마련하기 위해 디지털 트윈을 한국판 뉴딜의 10대 대표과제로 선정하였다.

 

디지털 트윈국토의 구축은 국토자원을 효율적이며 지속가능하게 이용 및 관리하기 위한 방법으로 가상공간에서의 계획과 시뮬레이션을 통해 국토의 이용 및 개발에 시행착오를 줄일 수 있을 것으로 예상되며 코로나19 사태가 불러온 국가적 디지털 대전환 요구에 부합하고 타 분야의 디지털 전환도 선도할 것으로 예상된다.

 

디지털 트윈의 스마트시티 분야 역할을 살펴보면 일반적인 디지털 트윈과 달리 스마트시티의 디지털 트윈은 3차우너 공간정보일 뿐만 아니라 살아 움직이는 도시를 반영할 수 있어야 하므로 세가지 측면의 역할이 필요하다.

 

△ 도시계획 및 구축 측면에서는 시민/공공/민간 등 다양한 이해관계자가 참여하여 의견을 제시하고 반영할 수 있도록 협업플랫폼의 역할을 수행할 수 있다. △ 도시운영 측면에서는 IOT 기술을 기반으로 도시 각종 시설물 등에 대한 정보의 생산/연계/유통을 통해 모니터링 및 제어가 가능한 통합 운영플랫폼의 역할을 수행할 수 있다. △ 도시발전의 측면에서 빅데이터, 인공지능 등의 기술을 기반으로 축적된 정보로부터 새로운 가치를 창출할 수 있도록 분석/시뮬레이션 기능을 하는 예측 플랫폼의 역할을 할 수 있다.

 

디지털 트윈을 스마트시티에 적용 시 고려할 사항으로는 도시문제의 복합성으로 인해 주택, 생활 인프라, 교통, 에너지 등 각종 분야가 얽혀 있고, 각 분야의 복잡한 상호 관계 속에서 대부분의 문제가 발생한다. 그래서 도시문제를 체계적으로 도출하고, 이 중 ICT 기술을 적용하여 해결할 수 있는 문제를 점검하고 기술 적용을 통해 도시에 혁신적 변화를 가져온 사례가 있었는지를 우선 검토해야 한다.

 

도시문제를 해결하기 위해서는 기술의 개발뿐 아니라 해당 기술을 상용화하고 확산시킬 수 있는 제도적 지원이 필수적이며 도시에서 발생하는 문제에 대한 예측과 대응을 다양한 이해관계자의 관점에서 측정할 수 있음으로 인해, 충분한 정책적 시도와 이를 기반으로 한 과감한 투자가 반복되는 선순환 구조 구축이 필요하다. 

 

 

▲ 디지털 트윈의 시스템 재설계 방향 / 출처: 국토연구원

 

디지털 트윈을 스마트시티 분야에 적용하기 위해서는 우선 요구사항을 정의하고, 이를 계층화하여 단위시스템 및 통합시스템을 구현, 현장에 적용하는 다양한 시범/실험사업을 추진해야 한다. 단순 기술 분야만이 아닌 인문사회경제 분야의 참여를 기반으로 다학제적 협력을 통해 기술 적용 가능성을 진단하고, 그 결과를 토대로 기존 시스템들을 문제해결 중심으로 재설계가 필요하다.

 

요구사항을 중심으로 데이터 표준을 구축하고, 시스템 간 상호 연계가 가능한 공통플랫폼을 구현하며 표준 및 공통 플랫폼에 기반하여 단위시스템을 구현하고 필드테스트를 완료한 후 시스템 간 점진적 확대와 통합을 수행, 통합효과를 측정하여 시범사업을 마무리 추진할 수 있다. 시범사업 결과를 토대로 필요한 제도적 지원 방안을 마련하고 이를 바탕으로 공간적 확산을 수행할 수 있다.

 

디지털 트윈을 스마트시티에 적용하기 위해서는 디지털 트윈을 단순 시스템의 구축 차원이 아닌 자원으로서의 데이터 역할을 강화하고 이를 활용할 수 있는 장기적 전략 수단으로 인식해야 한다. 데이터 거버넌스 체계를 구체화하여, 현재 데이터 보유 현황을 파악하고 권한 있는 조직이 앞장서서 관련 기술 및 데이터 축적을 지속적으로 추진해야 한다.

 

데이터 표준 및 공통 플랫폼을 바탕으로 자원으로서의 데이터로부터 유의미한 가치를 창출할 수 있는 다양한 분석기법의 개발 및 적용을 독려하고 기존 개인정보보호 및 보안 등의 문제를 해결할 수 있는 암호화 방안을 강구하고, 이를 적극적으로 지원할 수 있는 제도적 방안을 마련해 데이터 민간개발을 통해 공공중심의 데이터 활용에서 민간참여를 확대할 수 있다.

 

먼저 디지털 트윈과 관련된 전반적인 정책의 방향 변화가 절실한 실정이다. 다양한 유형의 시범/실험사업 성과로부터 얻을 수 있는 각종 유형의 경험과 노하우를 축적, 공유할 수 있는 기반 마련이 필요하고 충분한 경험과 노하우를 바탕으로 주변 환경 변화에 흔들리지 않고 꾸준하게 정책을 실행할 수 있는 권한을 가진 전담조직과 그 성과를 타 도시 및 전국으로 확대할 수 있는 지속가능협의체가 필요하다.

 

 

▲ 디지털 트윈국토 추진 기본 방향 / 출처: 국토연구원

 

디지털 트윈국토 정책추진을 위한 기본 방향으로 디지털 트윈국토 구축은 범정부 컨트롤 타워와 거버넌스 구성, 로드맵 수립에서부터 시작하고 업무절차와 관련제도 개선 및 규제완화 등 기반을 마련토록 병행하여야 한다.

 

범정부 거버넌스 구성에 있어서는 대통령 직속 위원회 또는 국무총리실에 컨트롤 타워를 구성하고, 그 안에 워킹그룹 및 전문위원회를 운용하여 디지털 트윈국토 관련 정책 방향을 논의할 필요가 있다. 데이터 및 플랫폼 활용과 관련한 민-관 파트너십(특수목적회사 설립) 구축 등 신산업 창출 기반을 마련해야 한다.

 

이를 추진하기 위한 근거 및 로드맵 수립을 위해 디지털 트윈국토 구현을 위한 데이터 및 플랫폼 구축, 거버넌스체계 등이 제도적으로 근거를 바탕으로 수립되어야 하며, 구체적인 방안 마련과 단계적 추진은 로드맵을 통해 제시할 수 있어야 한다. 

 

또한 시범사업을 통해 국토 및 도시의 디지털 트윈 제작을 위한 3차원 공간 데이터의 구축 대상과 범위, 방법, 주체, 데이터의 구축 수준을 제시하고, 디지털 트윈국토 및 도시 구축에 따른 이슈 도출 및 해결방안 마련이 필요하다.

 

디지털 트윈국토 추진을 위한 재도 개선 방향으로는 다양한 주체가 추진 중인 디지털 트윈국토 관련 사업의 추진 근거 마련과 사업 간 유기적 연계를 지원하기 위해 관련 법률을 검토하여 개정안 마련이 필요하다. 기존 법제도 중 3차원 공간 데이터 기반 디지털 트윈국토 추진을 위한 근거 법률로 가장 적합한 ‘국가공간정보 기본법’을 검토하여 법률 일부 개정할 필요가 있다.

 

개정(안)의 주요 내용은 법제2조(정의)에 디지털 트윈국토, 디지털 트윈국토 기술, 디지털 트윈국토 플랫폼 등 관련 용어정의 및 제25조(디지털 트윈국토 플랫폼의 구축과 운영) 내용을 추가하는 것이다.

 

스마트도시와의 견계를 위한 ‘스마트도시 조성 및 산업진흥 등에 관한 법률’에서도 개정이 필요하다. 제5조(건설 및 정보통신 융합기술) 3호에 국가공간정보 기본법에서 정의하는 디지털 트윈국토 기술을 추가해 스마트도시와 디지털 트윈국토 사이의 연결고리를 마련하고 스마트도시 구현의 데이터 인프라로 3차원 공간 데이터(디지털 트윈국토·도시) 구축과 활용 근거가 필요하다.