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공간정보를 활용한
시설물 관리

Writer. 강진아(한국국토정보공사 국토정보기획부)

시설물 관리의 패러다임 변화

최근 시설물과 관련된 사건과 사고가 자주 발생하면서 시설물 관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 도로, 항만, 교량, 빌딩 등 국가 기간시설은 시대적 흐름과 요구사항 에 따라 운영 방향이 변화하였다. 과거에는 건설과 같 은 시공이 중심이었으나 이제는 시공에서 유지관리, 운 영, 재난관리 등으로 영역이 확대되어 가고 있다. 운영 의 패러다임이 역시 건설 위주에서 유지관리 체계로 전 환하고 있다. 이를 위하여 각종 기술 개발과 연구에 천 문학적인 비용을 투자하고 있으며, 유지관리의 효율화 를 위해 신기술 도입 사업도 지속적으로 추진하고 있는 상황이다.
미국, 유럽 및 일본 등 선진국에서는 이미 오래 전부터 시 설물 분야에 위치기반 체계를 갖추고 있었다. 건설, 유지 보수 및 정보제공을 염두에 둔 조치였다. 이를 통해 업무 효율성 향상은 물론, 재난·재해 관리, 사용자 중심의 정 보제공도 함께 실현하고 있다. 우리나라에서도 최근 재 난이나 재해와 관련된 각종 이슈가 부각됨에 따라 효과 적인 시설물 관리와 의사결정지원을 위해 공간정보를 기반으로 한 데이터 구축과 통합, 제공 체계를 요구하는 목소리가 커지고 있다. 특히 국가의 주요 정보 간 유기적 인 연계 확대 및 활용에 대한 요구가 증가하고 있어 유관 기관 간의 정보교류와 공동 활용 등 효율성 제고에 대한 필요성도 함께 대두되고 있다.

시설물 관리 수요의 증가

우리나라의 구조물 수는 매년 꾸준하게 증가하고 있다. 특히 국가에서 책임 관리하는 국가시설물은 2016년 말 기준 1종 시설물은 8,500여 개, 2종 시설물은 7만여 개 등 총 8만 개에 달하는 시설물이 국가시설물 관리체계 에 있었다. 여기에 시설물관리특별법의 개정으로 기존 에 지방자치단체에서 관리하던 3종 시설물 16.5만 개 가 새로 국가시설물 관리체계에 편입되었다. 이에 따라 따라서 총 24.5만 개 시설물 관리체계를 만들어야 하는 상황이다.
뿐만 아니라 현재 유지되고 있는 시설물 중에는 1980~90년대에 준공된 시설물이 적지 않다. 이에 따 라 노후 시설물 급증도 문제가 될 것이다. 도로 SOC의 예를 들면, 2014년에 239개(전체의 2.6%)에 불과했 던 30년 이상 노후화 구조물은 2025년에는 1,681개 (전체의 12.9%)로 7배 가까이 증가될 것으로 예상된 다. 이 때문에 유지관리 비용도 엄청난 증가세를 보일 것 으로 전망된다. 도로 SOC 예산은 점차 감소하는 데 비 해 유지관리 비용은 매년 큰 폭의 증가세를 보이고 있다. 특히 2030년 도로 SOC예산은 6조 원으로 예상되는데 도로 SOC 유지보수 비용은 6.1조 원으로 예상되어 비 용이 예산을 초과하는 사태가 발생할 가능성까지 존재 한다. 이에 따라 노후 시설물을 효과적으로 유지·관리할 수 있는 방안이 필요한 시점이다.

공간정보를 바탕으로 한 시설물 관리 체계 도입 필요성

현재 우리의 상황은 녹록치 않다. 관리 시설물의 증가에 따라 인력 부족에 시달리고 있는 것이 현실이다. 실제 조 사보다 보고서 작성, 시스템 입력 등 부수적인 업무에 시 간이 투여되는 것도 문제다. 외관조사에는 4시간을 사용 하고, 보고서나 도면작성 등 부수적 업무에 20시간이 사 용하는 비효율적인 업무 환경을 가지고 있다. 이를 타파하기 위해 정보체계(공간정보 도입)를 전환하고 UAV, MMS 등 신기술 및 저비용 유지관리 점검체계를 도입하 는 한편 추가적으로 IoT 기반으로 시설물 관리체계를 도 입할 필요가 있다. 이와 더불어 성능평가 및 자산관리체 계를 도입하는 시설물 관리체계로 전환하는 패러다임의 전환이 필요하다.

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시설관리에 공간정보 체계의 도입(정보체계의 전환)

국내의 시설물 유지관리 체계는 아직까지 도면 중심으 로 운영되고 있다. 물론 전자도면이 대부분이기는 하다. 전자도면은 시설 및 구조물 건설을 위한 설계/시공 기초 자료, 종이 또는 전산파일을 통칭하며 현재까지도 위력 을 발휘하고 있다.
국내에 전산시스템이 도입되던 시기에는 하드웨어 및 소프트웨어 등 전산자원의 한계가 있었다. 이로 인해 단 위도면 수준의 전산화만이 가능한 상황이었다. 이에 모 든 설계 및 시공자료들이 파일체계로 각각의 단위도면 등으로 작성되었다. 이후 기술의 발전에 따라 산업 전반 에 전산환경이 도입되기 시작하였고, 현재는 건설공사 의 거의 모든 업무에 컴퓨터가 활용되고 있다. 이에 따라 시설물 관리에 공간정보를 도입하면, 시설물 관리가 전 국단위, 단일원점으로 통합되어 정보의 일관성을 확보 할 수 있으며, 신속한 갱신 및 활용이 가능하다.

노후 시설물을
효과적으로
유지·관리할 수 있는
방안이
필요한 시점이다.

그림1. 공간정보 체계 도입 방법

또한 재난·재해에 대비한 시설물 관리, 시설물에 대한 현장기반의 정보체계 도입도 가능하다.
현재 각각의 시설물은 개별 분야마다 각각 다른 소관부 처, 다른 관리체계에 놓여 있기 때문에 협업의 어려움이 존재한다. 시설물 도형정보와 관리 정보도 이원화되어 있으며, 검색이나 분석할 수 있는 데이터베이스체계로 정리되어 있지 않다. 이에 따라 일원화된 공간정보를 구 축하는 작업이 필요하다. 공간정보 구축은 기존 건설도 면과 현장조사를 통해 만들어낼 수 있다. 기존 도면이 없 다면 공간정보를 가지고 국가 데이터를 확인하고 이도 안 되면 새로 구축하는 방법도 있다. 한편 최신 시설물은 건설 시에 사용된 BIM 데이터를 재활용하여 수월하게 공간정보를 구축할 수도 있다.

드론 등 UAV 신기술 활용 진단

시설물 관리 측면에서 신기술을 도입할 필요도 있다. 최 근 드론 등과 같은 무인이동체에 무인진단 장비를 장착 하는 비접촉식 계측 시스템이 지속적으로 개발되어 활 용되고 있다. 사람보다 빠른 속도로 이동하는 무인이 동체가 이동하면서 데이터를 모으고 이 데이터를 분석 하면 시설물의 손상이나 결함을 신속하고 정확하게 파 악할 수 있다. 일종의 원격제어 기술이다. 예를 들어 무 인이동체가 콘크리트나 강재의 표면상태 및 균열 등 영 상 데이터로 촬영하고, 이를 분석하면 균열이나 누수, 백태 지역을 판단할 수 있다. 시설물의 외관상태를 진단할 수 있을 뿐만 아니라 평가까지 가능하다. 시설물 점검에 UAV 등 신기술을 활용한다면 현재보다 적은 비용으로 정밀한 정보를 수집할 수 있으며, 적은 인력 투여로도 시 설물 진단과 점검을 효율적으로 실시할 수 있다.

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IoT 기술의 도입

이전 SOC 시설물 관리는 안전을 최우선으로 생각했기 때문에 새로운 기술의 도입에 대해서는 보수적인 입장 을 견지하는 경우가 있었다. 그러나 이제는 SOC 시설물 관련 산업의 중심이 유지관리 분야 중심으로 이동하면 서 유지관리 체계를 집중화, 효율화가 필요한 상황이다. 또한 SOC 시설물의 유지관리, 모니터링 분야에 최신 기 술을 도입하기 위한 수요도 지속적으로 증가하고 있다.
최근 초고속 유·무선 통신기술의 발전과 스마트폰, 태블 릿 등 휴대용 통신장비의 광범위한 보급으로 일상 속 사 물의 통신 기능 구현이 가능해졌다. IoT 기술은 예방, 대 비, 대응, 복구로 이어지는 재난관리의 모든 단계를 체 계적 및 효율적으로 관리하여 피해를 예방하거나 최소 화하는데 핵심 역할을 수행할 수 있다. 언제 어디에서나 실시간으로 재난상황을 인지하여 조기에 위험을 예측하 고, 실시간 재난 정보를 제공할 수 있는 것으로 평가된 다. 그러므로 재난 대응 및 복구의 모든 활동에 IoT 기술 이 주도적인 역할을 할 수 있다. 센서기술, 빅데이터, 클라우드, 인공지능, GIS, 모바일 기술 등 첨단기술은 IoT 환경과 연동될 수 있으면 대형화, 복잡화, 다양화되는 재 난사고에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 예상된다.

그림2. 무인진단장비를 활용한 영상데이터 분석 예시

재난 대응 및 복구의
모든 활동에 IoT 기술이
주도적인 역할을
할 수 있다.

그림3. 자산관리체계로 관리하는 시설물 관리 예시

그림4. 자산관리를 통한 기대효과

자산관리체계의 도입

국가 시설물의 유지관리는 그간 전생애주기(설계-건 설-유지관리-폐기) 관점에서 시설물의 단기적인 공학 적 관리에만 집중되어 있었다. 하지만 이제는 회계학 적 가치나 중장기적인 경영 비용측면에서의 관리방법 이 필요하다.
자산관리체계 도입은 시설물 성능상태를 공학적으로 판 단하는 기존 유지관리 방식에 사회 경제학적인 요소를 도입하는 것이다. 자산관리체계는 시설물의 구조적 노후화나 안전사고 등 문제 발생 요인을 미리 발견하고 조 치하는 개념이다. 노후화나 사고 발생을 최소화하는 근 본적인 대응적 유지관리 업무 수행 개념과는 다르다고 할 수 있다.
자산관리체계는 교량, 터널, 도로 등의 시설물을 자산관 리의 기준인 서비스성능수준 평가하고 자산 가치로 환 산하여 관리하는 방식이다. 기존의 필요요구치(서비스 성능수준)가 설정하고 있는 수준과 현재 상태를 정보로 만들어, 서비스 수준에 맞춘 유지관리를 시행한다. 이를 통해 자산관리체계는 정보화, 예방적유지관리, 보수·보 강의 기준을 수치화하여 시설물을 관리할 수 있다. 자산 의 가치의 감소를 보다 완만하게 시설물을 관리하여 수 명을 종전의 관리방식보다 증가시킬 수 있다.

자산관리체계 도입은
시설물 성능상태를 공학적으로
판단하는
기존 유지관리 방식에
사회 경제학적인 요소를
도입하는 것이다.

그림5. IoT를 활용한 시설물관리(철도사면관리)

시설물 관리의 패러다임 변화

최근 시설물과 관련된 사건과 사고가 자주 발생하면서 시설물 관리에 대한 관심이 높아지고 있다. 도로, 항만, 교량, 빌딩 등 국가 기간시설은 시대적 흐름과 요구사항 에 따라 운영 방향이 변화하였다. 과거에는 건설과 같 은 시공이 중심이었으나 이제는 시공에서 유지관리, 운 영, 재난관리 등으로 영역이 확대되어 가고 있다. 운영 의 패러다임이 역시 건설 위주에서 유지관리 체계로 전 환하고 있다. 이를 위하여 각종 기술 개발과 연구에 천 문학적인 비용을 투자하고 있으며, 유지관리의 효율화 를 위해 신기술 도입 사업도 지속적으로 추진하고 있는 상황이다.
미국, 유럽 및 일본 등 선진국에서는 이미 오래 전부터 시 설물 분야에 위치기반 체계를 갖추고 있었다. 건설, 유지 보수 및 정보제공을 염두에 둔 조치였다. 이를 통해 업무 효율성 향상은 물론, 재난·재해 관리, 사용자 중심의 정 보제공도 함께 실현하고 있다. 우리나라에서도 최근 재 난이나 재해와 관련된 각종 이슈가 부각됨에 따라 효과 적인 시설물 관리와 의사결정지원을 위해 공간정보를 기반으로 한 데이터 구축과 통합, 제공 체계를 요구하는 목소리가 커지고 있다. 특히 국가의 주요 정보 간 유기적 인 연계 확대 및 활용에 대한 요구가 증가하고 있어 유관 기관 간의 정보교류와 공동 활용 등 효율성 제고에 대한 필요성도 함께 대두되고 있다.

시설물 관리 수요의 증가

우리나라의 구조물 수는 매년 꾸준하게 증가하고 있다. 특히 국가에서 책임 관리하는 국가시설물은 2016년 말 기준 1종 시설물은 8,500여 개, 2종 시설물은 7만여 개 등 총 8만 개에 달하는 시설물이 국가시설물 관리체계 에 있었다. 여기에 시설물관리특별법의 개정으로 기존 에 지방자치단체에서 관리하던 3종 시설물 16.5만 개 가 새로 국가시설물 관리체계에 편입되었다. 이에 따라 따라서 총 24.5만 개 시설물 관리체계를 만들어야 하는 상황이다.
뿐만 아니라 현재 유지되고 있는 시설물 중에는 1980~90년대에 준공된 시설물이 적지 않다. 이에 따 라 노후 시설물 급증도 문제가 될 것이다. 도로 SOC의 예를 들면, 2014년에 239개(전체의 2.6%)에 불과했 던 30년 이상 노후화 구조물은 2025년에는 1,681개 (전체의 12.9%)로 7배 가까이 증가될 것으로 예상된 다. 이 때문에 유지관리 비용도 엄청난 증가세를 보일 것 으로 전망된다. 도로 SOC 예산은 점차 감소하는 데 비 해 유지관리 비용은 매년 큰 폭의 증가세를 보이고 있다. 특히 2030년 도로 SOC예산은 6조 원으로 예상되는데 도로 SOC 유지보수 비용은 6.1조 원으로 예상되어 비 용이 예산을 초과하는 사태가 발생할 가능성까지 존재 한다. 이에 따라 노후 시설물을 효과적으로 유지·관리할 수 있는 방안이 필요한 시점이다.

공간정보를 바탕으로 한 시설물 관리 체계 도입 필요성

현재 우리의 상황은 녹록치 않다. 관리 시설물의 증가에 따라 인력 부족에 시달리고 있는 것이 현실이다. 실제 조 사보다 보고서 작성, 시스템 입력 등 부수적인 업무에 시 간이 투여되는 것도 문제다. 외관조사에는 4시간을 사용 하고, 보고서나 도면작성 등 부수적 업무에 20시간이 사 용하는 비효율적인 업무 환경을 가지고 있다. 이를 타파하기 위해 정보체계(공간정보 도입)를 전환하고 UAV, MMS 등 신기술 및 저비용 유지관리 점검체계를 도입하 는 한편 추가적으로 IoT 기반으로 시설물 관리체계를 도 입할 필요가 있다. 이와 더불어 성능평가 및 자산관리체 계를 도입하는 시설물 관리체계로 전환하는 패러다임의 전환이 필요하다.

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시설관리에 공간정보 체계의 도입(정보체계의 전환)

국내의 시설물 유지관리 체계는 아직까지 도면 중심으 로 운영되고 있다. 물론 전자도면이 대부분이기는 하다. 전자도면은 시설 및 구조물 건설을 위한 설계/시공 기초 자료, 종이 또는 전산파일을 통칭하며 현재까지도 위력 을 발휘하고 있다.
국내에 전산시스템이 도입되던 시기에는 하드웨어 및 소프트웨어 등 전산자원의 한계가 있었다. 이로 인해 단 위도면 수준의 전산화만이 가능한 상황이었다. 이에 모 든 설계 및 시공자료들이 파일체계로 각각의 단위도면 등으로 작성되었다. 이후 기술의 발전에 따라 산업 전반 에 전산환경이 도입되기 시작하였고, 현재는 건설공사 의 거의 모든 업무에 컴퓨터가 활용되고 있다. 이에 따라 시설물 관리에 공간정보를 도입하면, 시설물 관리가 전 국단위, 단일원점으로 통합되어 정보의 일관성을 확보 할 수 있으며, 신속한 갱신 및 활용이 가능하다.

노후 시설물을
효과적으로
유지·관리할 수 있는
방안이
필요한 시점이다.

그림1. 공간정보 체계 도입 방법

또한 재난·재해에 대비한 시설물 관리, 시설물에 대한 현장기반의 정보체계 도입도 가능하다.
현재 각각의 시설물은 개별 분야마다 각각 다른 소관부 처, 다른 관리체계에 놓여 있기 때문에 협업의 어려움이 존재한다. 시설물 도형정보와 관리 정보도 이원화되어 있으며, 검색이나 분석할 수 있는 데이터베이스체계로 정리되어 있지 않다. 이에 따라 일원화된 공간정보를 구 축하는 작업이 필요하다. 공간정보 구축은 기존 건설도 면과 현장조사를 통해 만들어낼 수 있다. 기존 도면이 없 다면 공간정보를 가지고 국가 데이터를 확인하고 이도 안 되면 새로 구축하는 방법도 있다. 한편 최신 시설물은 건설 시에 사용된 BIM 데이터를 재활용하여 수월하게 공간정보를 구축할 수도 있다.

드론 등 UAV 신기술 활용 진단

시설물 관리 측면에서 신기술을 도입할 필요도 있다. 최 근 드론 등과 같은 무인이동체에 무인진단 장비를 장착 하는 비접촉식 계측 시스템이 지속적으로 개발되어 활 용되고 있다. 사람보다 빠른 속도로 이동하는 무인이 동체가 이동하면서 데이터를 모으고 이 데이터를 분석 하면 시설물의 손상이나 결함을 신속하고 정확하게 파 악할 수 있다. 일종의 원격제어 기술이다. 예를 들어 무 인이동체가 콘크리트나 강재의 표면상태 및 균열 등 영 상 데이터로 촬영하고, 이를 분석하면 균열이나 누수, 백태 지역을 판단할 수 있다. 시설물의 외관상태를 진단할 수 있을 뿐만 아니라 평가까지 가능하다. 시설물 점검에 UAV 등 신기술을 활용한다면 현재보다 적은 비용으로 정밀한 정보를 수집할 수 있으며, 적은 인력 투여로도 시 설물 진단과 점검을 효율적으로 실시할 수 있다.

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IoT 기술의 도입

이전 SOC 시설물 관리는 안전을 최우선으로 생각했기 때문에 새로운 기술의 도입에 대해서는 보수적인 입장 을 견지하는 경우가 있었다. 그러나 이제는 SOC 시설물 관련 산업의 중심이 유지관리 분야 중심으로 이동하면 서 유지관리 체계를 집중화, 효율화가 필요한 상황이다. 또한 SOC 시설물의 유지관리, 모니터링 분야에 최신 기 술을 도입하기 위한 수요도 지속적으로 증가하고 있다.
최근 초고속 유·무선 통신기술의 발전과 스마트폰, 태블 릿 등 휴대용 통신장비의 광범위한 보급으로 일상 속 사 물의 통신 기능 구현이 가능해졌다. IoT 기술은 예방, 대 비, 대응, 복구로 이어지는 재난관리의 모든 단계를 체 계적 및 효율적으로 관리하여 피해를 예방하거나 최소 화하는데 핵심 역할을 수행할 수 있다. 언제 어디에서나 실시간으로 재난상황을 인지하여 조기에 위험을 예측하 고, 실시간 재난 정보를 제공할 수 있는 것으로 평가된 다. 그러므로 재난 대응 및 복구의 모든 활동에 IoT 기술 이 주도적인 역할을 할 수 있다. 센서기술, 빅데이터, 클라우드, 인공지능, GIS, 모바일 기술 등 첨단기술은 IoT 환경과 연동될 수 있으면 대형화, 복잡화, 다양화되는 재 난사고에 효과적으로 대응할 수 있을 것으로 예상된다.

그림2. 무인진단장비를 활용한 영상데이터 분석 예시

재난 대응 및 복구의
모든 활동에 IoT 기술이
주도적인 역할을
할 수 있다.

그림3. 자산관리체계로 관리하는 시설물 관리 예시

그림4. 자산관리를 통한 기대효과

자산관리체계의 도입

국가 시설물의 유지관리는 그간 전생애주기(설계-건 설-유지관리-폐기) 관점에서 시설물의 단기적인 공학 적 관리에만 집중되어 있었다. 하지만 이제는 회계학 적 가치나 중장기적인 경영 비용측면에서의 관리방법 이 필요하다.
자산관리체계 도입은 시설물 성능상태를 공학적으로 판 단하는 기존 유지관리 방식에 사회 경제학적인 요소를 도입하는 것이다. 자산관리체계는 시설물의 구조적 노후화나 안전사고 등 문제 발생 요인을 미리 발견하고 조 치하는 개념이다. 노후화나 사고 발생을 최소화하는 근 본적인 대응적 유지관리 업무 수행 개념과는 다르다고 할 수 있다.
자산관리체계는 교량, 터널, 도로 등의 시설물을 자산관 리의 기준인 서비스성능수준 평가하고 자산 가치로 환 산하여 관리하는 방식이다. 기존의 필요요구치(서비스 성능수준)가 설정하고 있는 수준과 현재 상태를 정보로 만들어, 서비스 수준에 맞춘 유지관리를 시행한다. 이를 통해 자산관리체계는 정보화, 예방적유지관리, 보수·보 강의 기준을 수치화하여 시설물을 관리할 수 있다. 자산 의 가치의 감소를 보다 완만하게 시설물을 관리하여 수 명을 종전의 관리방식보다 증가시킬 수 있다.

자산관리체계 도입은
시설물 성능상태를 공학적으로
판단하는
기존 유지관리 방식에
사회 경제학적인 요소를
도입하는 것이다.

그림5. IoT를 활용한 시설물관리(철도사면관리)