2022년 12월29일 제2경인고속도로 북의왕IC 방음터널에서 화재가 발생해 5명이 숨졌다. 폐쇄된 공간인 터널에서 발생한 화재는 진압이 어려울 뿐 아니라 확산 속도도 빠르다.매년 크고 작은 터널 화재가 많이 일어나고 있지만 국가나 한국도로공사 차원에서 대책 마련은 더디기만 하다. 재난전문가는 현행 터널 방재시스템의 획기적인 개선이 필요하다고 주장한다.대구북부소방서장인 최갑용은 '디지털트윈을 활용한 터널 화재 대응 향상 방안에 관한 연구(A Study on Enhancing Tunnel Fire Response Using Digital Twin Technology)' 논문을 발표했다. ◇ 현행 시스템은 도로터널과 소방청의 시스템이 실시간 연계가 되어 있지 않아 피해 키워우리나라는 신속한 교통 흐름과 물류를 위해 도로를 개설할 때 우리 지형에 순응하기보다 교통 흐름의 합리성과 효율성을 최우선으로 지형을 관통하는 터널 개발을 우선시했다.더욱이 기술의 발전은 장대터널 건설을 가능하게 했고 국토 어디든 1일 생활권역으로 연결됐다. 그러나 빠른 성장 이면에는 안전의 위험성을 높여왔다.소방방재청은 도로터널의 화재안전기준을 마련했으나 이는 화재 예방에서 우선시되어 실질적 화재 진행시에는 실효성은 떨어진다는 평가를 받고 있다.게다가 초기대응에 실패해 화재가 성장할 경우 터널을 이용하는 사람들의 대피는 물론이고 화재 진압 및 인명 구조를 위한 소방대원의 활동을 위한 안전성 역시 보장할 수 없는 상태다.터널화재에서 골든타임을 확보하는 가장 중요한 부분은 신속한 화재 발생지점 파악과 터널 내 진입돼 있는 차량 현황 파악이 가장 중요하다. 현재의 시스템은 도로터널과 소방청의 시스템이 실시간 연계가 되어 있지 않다.화재 발생 예방 부분의 현재까지의 시설에 새로운 기술인 디지털트윈 기술을 융합해 화재 발생 이후 골든타임 확보 및 신속한 인명 구조를 가능하도록 하는 방안이 필요하다.터널 화재 발생 시 인명피해를 줄이고 화재 대응력을 제고하기 위한 방법을 모색하기 위해 디지털 트윈(Digital Twin)을 적용했다.디지털 트윈 기술을 융합한 터널 화재 통합 플랫폼 구축 방안은 향후 재난관리, 긴급구조, 긴급구조 지원 등의 인명 안전 구조·구급 활동은 물론 소방 활동의 새로운 역할을 제안하는데 의의가 있다.◇ 도로터널 방재시설 및 소방출동시스템의 문제점... 수동으로 정보 파악해 골든타임 확보 애로도로터널 화재 등을 예방하기 위해 자동화재탐지설비, CCTV 등 다양한 시설을 설치하여 운영하고 있으나 화재 발생 이후 신속한 대응을 위한 시설은 없다.터널 공간 구조 특성상 인명구조가 지체될 가능성이 크다. 시간 지연에 따라 연기발생량은 증가하고 환기 불량으로 인한 대형 인명피해로 이어질 가능성이 자명하다.화재 발생시 119종합상황실에서는 화재 현장의 상황을 신속하게 파악하기 위해 신고 접수시 자동 혹은 수동으로 재난 현장 상황을 파악한다.파악하는 내용은 일반 화재의 경우 건축물 용도, 상주 인원, 유동 인구, 인접 건물 연소 확대 가능성 등을 파악하고 출동 후에는 주변 환경 정보, 건축물 세부 정보, 현장 영상 정보, 상황 정보 공유 등을 통해 상황 관제를 실시한다.현장 대응시에는 작전도 및 건축물도면 제공, 현장 대원 작전지시 정보를 119상황실에서 현장으로 제공하게 된다. 장대 터널 화재의 경우 일반 터널과 달리 신속한 인명 구조가 우선이다.119신고시 화재 발생 위치 및 바람의 방향, 진입된 차량 수 등 가장 중요한 정보를 실시간 파악이 수동으로 되어 골든타임을 확보하는데 어려운 점이 있다.◇ 터널 화재시 협업의 문제점... 터널 내부에 대한 상세 정보 파악 불가능터널 화재에 대한 예방적인 측면 즉 터널 내 화재 예방 및 대피를 위한 시설은 소화설비, 경보 설비, 피난대피설비, 소화활동설비, 비상전원설비, CCTV등 많은 법과 규정을 제정했다.하지만 화재 발생 이후에는 소방으로 단순 전화를 통해 전달됨에 따라 터널 내부에 대한 정보 등은 단편적인 내용만 119상황실에서 파악하고 출동해야하는 문제점이 있다.터널 내부에 화재가 발생할 시 가장 중요한 것은 신속하게 인명을 구조해야 하는데 인명 구조에 가장 필요한 요소는 장대 터널의 경우 화재 발생 위치, 터널 내부 환경 파악, 풍향 방향, 위험물 파악 등이 우선돼야 한다.이러한 정보는 파악 하지 못하고 단순히 관리사무소 직원의 119신고 내용만으로 출동함으로써 대형 인명 피해의 문제점을 갖고 있다.◇ 디지털트윈 터널 화재 예측·대응 플랫폼 구축... 빅데이타 구축 및 분석기술 개발디지털 트윈 기반 터널 화재 대응 시스템 구축은 인프라, 시스템 개발, AI 기반 통합모니터링 플랫폼과 통합상황관제 서비스 시스템 구축으로 완성할 수 있다.우선 인프라 구축에서는 화재 감시를 위한 연기, 이산화탄소(CO2), 온도, 빛을 감지하는 융복합 센서 개발 및 설치와 지능형 CCTV 설치가 필요하다. 라이다(LiDAR)와 열화상 카메라가 장착된 화재 감시용 로봇 설치가 필요하다.다음으로 시스템 개발에서는 터널에 대한 좌표값이 부여된 3차원 실내공간 정보 구축 및 터널 내 기설치된 시설에 대한 위치 데이터 수집이 요구된다.그 후 실시간 수집되는 데이터를 저장하는 시스템 구축과 데이터를 분석하고 시각화하는 통합 빅데이터 플랫폼을 구축한다.마지막으로 시스템 연계로 AI기반 통합모니터링 플랫폼 구축과 통합상황관제 서비스 시스템을 구축해야 한다.  터널 화재 예측을 위한 빅데이터 통합 플랫폼은 터널 내 화재 상황을 대비해 각종 소방시설이나 방재시설 등으로부터 실시간으로 데이터를 수집한다.이는 유·무선네트워크 및 다양한 센싱 정보 수집·전송 기술 개발을 통해 상황 발생 시 신속하고 정확한 현장 대응을 지원할 수 있어야 하며 발생하는 대용량 데이터를 처리하는 빅데이터 기술을 요구한다.발생한 실시간 빅데이터는 디지털트윈에서 터널 화재 시물레이션하는데 사용되므로 빅데이터 수집 및 관리가 가능한 빅데이터 통합 플랫폼 관리 기술 개발이 필요하다.▲ Bigdata platform for various training fire data◇ 디지털트윈 터널 화재 대응 플랫폼 구축... 통합상황관제시스템 개발 및 운용디지털트윈(DT)에서 터널 화재 대응 플랫폼의 구성도는 아래와 같다. 터널 내부에 있는 각종 센서에 대한 정보를 실시간으로 DT 터널 대응 플랫폼으로 전송한다.전송된 데이터에서 이상 상황 및 화재 전조를 감지하여 의사결정을 할 수 있는 시스템을 구축해야 한다. 각종 센서 데이터를 이용한 실시간 모니터링을 통해 상황인지, 의사결정지원정보 및 이상상황 위험도를 추론하는 기술 개발이 필요하다.▲ Configuration diagram of tunnel fire response platform in digital twin(DT)또한 터널 화재 시뮬레이션을 위한 모형 생성·관리·분석·표출 기술 개발을 하고, 이에 대한 터널 환경 분석 및 관련 저작도구를 개발해 터널 내부에서 1차적인 화재 상황을 판단 할 수 있는 AI 엣지 컴퓨팅을 설치 운영한다.디지털트윈 기반 터널 화재 예측·관리 요소기술 개발을 통해 정보수집·통합·분석하는 디지털트윈 통합상황관제 시스템 개발이 필요하다.119신고 접수와 동시에 터널 내부 3차원 공간정보 및 소방시설 등에 대한 센서 위치값, 화재 위치 등을 119긴급구조시스템으로 실시간 연결해 운영하는 통합플랫폼이 구축돼야 한다.◇ 소방 분야에 인공지능 등 다양한 4차산업혁명 기술 도입 시급... 산업의 디지털 전환 노력 중요터널 화재시 현 방재, 구급 등의 문제점을 살펴보고 문제를 해결하기 위한 디지털트윈 기반 화재 대응 플랫폼 구축을 제시했다.디지털트윈은 물리적 자산 또는 환경에 대한 수많은 센서를 통해 데이터를 축적되는 데이터로 가상의 세계에 실물과 같은 조건을 디지털 방식으로 재현한 것이다.그러므로 제안한 터널 화재 대응에 디지털트윈 시스템의 적용은 화재 현장의 상황인지를 통해 재난관리, 긴급구조, 긴급구조지원 등의 향상에 기여할 것으로 판단된다.특히 소방 분야에 있어 사물인터넷(IoT), 인공지능 및 클라우드 컴퓨팅(Clould Computing) 기술이 산업의 디지털 전환을 이끌수록 디지털트윈의 필요성이 강조될 것이다.▲ 정상 전문위원(중앙대학교 교수)

2025년 1월7일부터 시작된 미국 로스앤젤레스(LA) 산불은 여전히 꺼지지 않았다. LA 역사상 최대 규모로 엄청난 피해가 발생했다. 보험회사도 대응책 마련에 부심하고 있다.우리나라도 강원도 지역을 중심으로 봄철 산불이 많이 발생해 철저한 대비가 필요하다. 지구 온난화로 건조한 날씨가 지속되고 산불 진화용 장비도 충분하지 않기 때문이다.중앙대학교 ICT안전학과 박사과정에서 연구 중인 김현수는 '기술수용모델(TAM)을 활용한 특정소방대상물의 화재예방안전진단 고도화를 위한 디지털트윈 기술 적용방안에 관한 연구' 논문을 작성했다.▲ 오일 시추 시설을 디지털 트윈으로 구축한 사례 [출처=위키피디아]◇ 특정소방대상물의 경우 복잡한 구조와 다양한 위험 요소로 인해 화재 발생 시 피해 규모가 더욱 커져화재로 인한 인명과 재산에 큰 피해를 야기하는 심각한 문제를 다뤘다. 특히 특정소방대상물의 경우 복잡한 구조와 다양한 위험 요소로 인해 화재 발생 시 피해 규모가 더욱 커질 수 있다.따라서 화재 예방 및 안전 관리의 중요성이 더욱 강조돼야 한다. 디지털 트윈 기술을 활용한 고도화된 안전진단 시스템 개발에 대한 요구가 증가하고 있다.기술수용모델(Technology Acceptance Model·TAM)을 기반으로 특정소방대상물의 화재예방안전진단에 디지털트윈 기술을 적용하는 방안을 모색하고 이를 통해 안전 관리 효율성을 향상시켜야 한다.현행 화재예방안전진단은 주로 정기적인 현장 점검에 의존하며 시설의 복잡성과 예측 불가능한 화재 발생 상황에 대한 대응이 어렵다.4차 산업혁명 시대에 발맞춰 안전 관리 시스템 또한 지능화되고 고도화되어야 할 필요성이 대두되고 있어 디지털트윈 기술은 실제 시스템과 동일한 가상 모델을 구축해 시뮬레이션과 분석을 가능하게 한다.◇ 대상물의 복제본을 생성하고 실시간 데이터를 반영함으로써 정확하고 신속한 예방 조치 및 대응 계획 수립 가능최근 들어 건축물의 복잡성과 대형화가 가속화됨에 따라 화재 예방과 안전 진단의 중요성이 더욱 부각되고 있다. 그 중 국가 중요시설인 공항, 항만 등 에 대한 화재 위험은 그 특성상 피해 범위가 매우 크므로 예방적 조치와 체계적인 진단이 필수적이다.현재 화재예방안전진단 시스템은 물리적, 인적요소에 의존하여 한계가 존재한다. 이러한 진단 시스템을 고도화하고 효율성을 높일 필요성이 대두되고 있다.디지털 트윈(Digital Twin) 대상물의 복제본을 생성하고 실시간 데이터를 반영함으로써 보다 정확하고 신속한 예방 조치 및 대응 계획 수립을 가능하게 한다.이는 실제 환경에서 발생할 수 있는 위험 요소를 사전에 시뮬레이션하고 그 결과를 분석함으로써 효율적인 예방 전략을 수립하는 데 기여할 수 있다.또한 기술수용모델(TAM: Technology Acceptance Model)을 기반으로 디지털 트윈 기술의 소방대상물 진단 시스템 내에서의 수용성을 평가할 수 있다.TAM은 기술 사용자의 인식과 행동을 설명하는 이론적 틀(frame)로 소방 관련 전문가와 사용자들이 디지털 트윈 기술을 어떻게 받아들이고 활용할 수 있는지를 분석한다.이를 통해 디지털 트윈 기술이 안전진단 시스템에 성공적으로 통합되기 위한 전략적 방안을 제시한다. ◇ 디지털 트윈 기술의 도입이 안전진단의 효율성과 정확성을 어떻게 향상시킬 수 있는지를 실증적으로 검증본 연구는 디지털 트윈 기술의 도입이 안전진단의 효율성과 정확성을 어떻게 향상시킬 수 있는지를 실증적으로 검증할 계획이다.디지털 트윈 기술은 기존의 진단 프로세스와 비교해 위험 예측과 예방 조치 수립의 신뢰성을 높이고 소방 관련 자원의 효율적 배치 및 관리에 중요한 기여를 할 것이다.▲ 정상 전문위원(중앙대학교 교수)

▲ 건설신기술 지정 현황[출처=국토교통부]국토교통부(장관 박상우)에 따르면  ’24년 상반기 총 12건을 건설신기술로 지정해 건설산업의 디지털 전환을 가속화할 전망이다.이번에 지정된 건설신기술에는  △디지털트윈 기술을 적용한 자율주행 드론시스템과 인공지능 알고리즘을 이용한 콘크리트 구조물 외관 조사 기술  △레이저와 카메라를 이용한 영상 처리기반 교량변위 측정기술 △출입구 유입 미세 오염물질 저감을 위한 에어샤워 시스템 기술 등 3건의 스마트 건설신기술이 포함됐다.건설신기술 지정 제도는 민간의 기술혁신을 통해 건설기술 발전을 선도하고 건설산업의 도약과 성장을 유도하고자 ’89년부터 추진하고 있다. ’20년부터는 IT 등 첨단기술이 융합된 스마트 건설기술 활성화를 위해 스마트 건설기술의 신기술 지정 심사 시 가점(첨단기술성 항목 10점)을 부여하고 있다.그 결과 ‘20년(3건)→‘21년(2건)→’22년(4건)→‘23년(8건)→’24년上(3건) 등 현재까지 총 20건의 스마트 건설기술이 신기술로 지정됐다.디지털트윈 기술을 적용한 “자율주행 드론시스템”과 “인공지능 알고리즘”을 이용한 콘크리트 구조물 외관 조사 기술』은 드론 점검 자동화 기술이다.콘크리트 구조물의 균열, 파손, 철근노출 등의 손상을 분석하는 외관조사 기술로 시설물 안전관리 및 사고예방에 기여할 것으로 예상된다.▲ 자율주행 드론 및 인공지능 알고리즘을 활용한 디지털 트윈 기반 시설물 손상분석 기술[출처=국토교통부]레이저와 카메라를 이용한 비접촉 무타겟 영상 처리기반 교량변위 측정기술은 레이저와 영상을 이용해 안전점검 시 교량 처짐을 측정하는 기술이다.교량 하부에 하천이나 도로, 철도 등의 지장물이 있는 경우에 활용이 가능해 교량 안전관리에 크게 기여할 것으로 예상된다. 출입구 유입 미세 오염물질 저감을 위한 Counter Flow 기류 활용 에어샤워 시스템 기술은 건물 출입자를 스마트 센서로 자동 인식하고 고효율 3중필터와 이오나이저, UV LED 기술을 적용해 미세 오염물질의 실내유입을 사전에 차단하는 기술이다. 이오나이저는 공기 중의 미세입자와 미생물을 흡착하는 기술이며 UV LED 기술은 자외선을 광원으로 유해 미생물과 바이러스를 살균하는 기능을 가지고 있어 실내공기 정화에 기여할 것으로 기대된다.한편, 국토부는 2024년 4월 스마트 건설신기술 등 건설신기술 제도의 활성화를 위해 스마트 기술이 적용된 신기술의 시험·검사의 불편을 해소하고자 건설 신기술 시험성적서 인증기관을 확대했다.(건설기술 진흥법 시행령 제31조 개정) 「국가표준기본법」 상 인정기구(KOLAS)로부터 인정받은 시험·검사기관으로 확대했다. 200여개 기관에서 800여개 기관으로 늘어났다. 또한 신기술 개발자의 부담 완화를 위해 시공실적 제출시기 조정(1차 서류심사 전 실적제출 → 1차심사 통과 후 2차 현장적용성 심사 전에 실적제출)과 공공기관이 필요한 신기술을 공모하여 지정할 수 있도록 공모형 신기술 제도를 도입(’24.5)하는 등 신기술 활성화를 위한 제도 개선을 지속 추진중이다.시공실적 제출시기 조정은 「신기술의 평가기준 및 평가절차 등에 관한 규정」(’24.5.26 시행)에 따른 것이다. 국토교통부 김태병 기술안전정책관은 “4차 산업혁명 시대를 맞아 디지털·자동화기술 등이 접목된 스마트 건설신기술을 적극 육성하고 현장에도 잘 활용될 수 있도록 적극 지원해 나가겠다”라고 밝혔다.참고로 건설신기술에 대한 자세한 내용은 국토교통과학기술진흥원 누리집(http://www.kaia.re.kr ‘지식-성과도서관-신기술·추천기술 검색-건설신기술’)에서 확인할 수 있다.

▲ 한국수자원공사 홈페이지한국수자원공사(K-water, 사장 윤석대)에 따르면 7월22일 향후 5년 간 물관리 분야 디지털트윈 개발 및 운영 사업을 본격적으로 추진해 초격차 기술인 ‘물관리 디지털트윈’을 기반으로 제2의 중동 붐 개척에 나선다.7월16일 팀 네이버와 사우디 자치행정주택부 산하 NHC(National Housing Company) 간 디지털트윈 플랫폼 구축사업 계약이 성사됐기 때문이다.이에 앞서 7월5일 팀 네이버와 ‘사우디아라비아 물관리 디지털트윈 플랫폼 구축’을 위한 실시협약을 체결하는 등 중동 진출을 위한 민관협력 파트너십을 구축한 바 있다.한국수자원공사는 2023년 10월 정부의 사우디아라비아 국빈 방문 등 세일즈외교에 이은 후속 조치로 성사된 만큼 국내 물테크 산업의 중동 진출을 위한 기반을 확실히 마련하겠다는 계획이다.특히 이번 협약은 네옴시티 등 첨단 기술 중심으로 포스트 오일 시대를 준비하는 사우디아라비아가 물관리 파트너로 대한민국을 선정했다는 데 그 의미가 크다.사우디아라비아는 국토 대부분이 건조한 사막 지형이지만 최근 기후 위기에 따른 극한 호우로 물 재해 예방 및 관리에 어려움을 겪고 있다. 따라서 국가차원에서 첨단 물관리 기술을 확보해 물 문제를 극복하는 것이 과제로 떠올랐다.이에 한국수자원공사는 초격차 기술인 ‘물관리 디지털트윈’을 기반으로 사우디아라비아의 물 문제를 해결하고 나아가 그동안 건설사업 위주의 수출을 넘어 첨단 기술에 기반한 솔루션을 수출하는 글로벌 물테크 기업으로 입지를 다지겠다는 방침이다.현재 한국수자원공사는 기후위기 대응과 글로벌 경쟁력 강화를 위해 △물관리 디지털트윈 △인공지능(AI) 정수장 △스마트 관망관리(SWNM) 등 3대 초격차 물관리 기술을 선도하고 있다.중동 진출 초읽기에 돌입한 물관리 디지털트윈 플랫폼은 이미 그 효과가 입증되고 있다. 2024년 5대강 유역에 구축해 시뮬레이션을 통한 홍수 예측에 적용한 바 있다.2024년 장마에도 데이터에 기반한 과학적 물관리를 지원해 최적의 댐 수문 방류를 유지하는 등 홍수 예방에 기여하고 있다.한국수자원공사는 국내 성과를 기반으로 구축해 온 홍수량 모니터링, 예·경보 시스템, 강우 레이더, 홍수 시뮬레이션 등의 첨단 시스템을 사우디아라비아에 전수할 예정이다.윤석대 한국수자원공사 사장은 “최근 사우디아라비아는 포스트 오일 시대를 준비하며 대규모의 도시 인프라 사업을 추진하고 있다. 20세기 중동 붐이 노동력에 기반한 수출산업이었다면 이제는 물을 기반으로 원천 기술과 솔루션을 수출하는 제2의 중동 붐을 개척해 신성장동력을 확보하겠다”고 강조했다.참고로 한국수자원공사는 2024년 5월 세계물포럼(World Water Forum)에서 세계 각국에 물관리 디지털트윈 기술을 미리 선보인 바 있다.