현실·가상 융합한 'CPS'…국토·도시 물리적 기반 확장 ‘주목’

국토분야 CPS 적용 개념(사진제공=국토정책 Brief)
국토분야 CPS 적용 개념(사진제공=국토정책 Brief)

스마트시티가 4차 산업혁명 시대의 화두로 급부상하고 있다.

정부에선 스마트시티를 역점 사업으로 추진하며 미래 먹거리를 창출하기 위한 각고의 노력을 기울이고 있다. 하지만 이러한 분위기와 별개로 대다수 국민의 스마트시티에 대한 이해도는 높지 않은 상황이다.

스마트시티가 개별 기술이 아닌 융·복합 사업이다 보니 한마디로 정의하기가 어렵고, 적용된 기술들 또한 고도화된 기술로 복잡도가 높아 개념을 잡기가 쉽지 않다.

천리 길도 한 걸음부터다. 본지에서는 스마트시티에 적용되는 핵심기술 5개를 꼽아 소개하는 시리즈를 준비했다. 개별 기술부터 하나하나 살펴보다보면, 4차 산업혁명 시대도 그리 멀리 있지는 않다.

3차 산업혁명의 주 무대는 바로 사이버공간이었다. IT 기술이 도입되기 시작한 이래 등장한 스마트 미디어들은 빠르게 가상공간을 채워나갔다.

반면 4차 산업혁명 시대에서는 융·복합 공간이 새로운 무대가 된다. 사이버 공간과 물리적인 공간을 융합한 사이버물리시스템(CPS, Cyber-Physical System)이 그 주인공이다.

CPS는 물리적 공간의 디지털·네트워크화, 시뮬레이션을 통해 현실세계와 가상세계를 결합(디지털 트윈)하고 이를 분석·활용·제어하는 기술이다. 4차 산업혁명에서 초연결(Hyper-Connected) 개념이 부상함에 따라 국토·도시의 물리적 기반을 확장시키는 기술로 주목받고 있다.

제조 분야에서는 일찍이 적용되고 있는 개념이다. 일례로, 독일 지멘스의 암베르크 공장은 하루 5000만건씩 축적되는 데이터를 기반으로 CPS를 만들어 생산성 800% 증가, 100만개당 불량 11개, 설계·주문 변경 시 99.7%를 24시간 내 출시하는 시스템을 구축했다.

또 GE도 CPS 활용의 선두주자로 꼽힌다. 소프트웨어에 10억 달러(약 1조1100억원)를 투입하고 1만4000여명의 엔지니어를 고용, 산업용 기계 50만대의 디지털트윈을 제작한 것은 산업계에 익히 알려진 우수 사례다.

CPS는 스마트시티에서도 활용도가 높은 필수 기술로 꼽히고 있다. 도시시설물 관리·교통망·안전망 등 다양한 분야에 적용돼 무한대에 가까운 빅데이터를 기반으로 문제 해결의 최적화 방안을 시뮬레이션·도출하는 데 기여할 것으로 기대된다.

실제로 스마트시티 구축에 CPS를 활용하는 움직임도 본격화되고 있다. 미국과 싱가포르가 대표적이다. 미국은 2013년 ‘스마트 아메리카 챌린지’를 통해 대규모 CPS 융합프로그램을 추진하고 있으며, 싱가포르도 ‘스마트 네이션’이란 기조하에 전 국토의 스마트화를 위한 ‘버추얼싱가포르(Virtual Singapore)’란 가상공간을 운영 중이다.

국내에서도 CPS 도입이 본격화될 전망이다. 정부는 올해 초 발표한 ‘스마트시티 추진전략’을 통해 내년부터 공간정보 CPS 구현을 위해 디지털트윈·가상현실 등 기술을 적극적으로 육성하겠다는 방침을 밝혔다.

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