도시 노후화, 교통 혼잡, 에너지 부족, 환경오염, 범죄 등 다양한 도시 문제를 해결할 새로운 대안으로 스마트 시티(Smart City)가 부각되고 있다. 스마트 시티란 일반적으로 물리적 도시 시설이 AI, 빅데이터, 5G 등 ICT 기술과 접목되어 효율적인 도시서비스를 제공하는 것을 의미한다.

스마트 시티는 ‘도시 플랫폼’이라는 개념으로 이해되기도 한다. 도시가 하나의 플랫폼이 된다는 것은 새로운 기능과 서비스를 자유롭게 추가할 수 있다는 것을 의미하는데 이는 무한한 혁신 잠재력을 보유하고 있다는 뜻이기도 하다.

스마트 시티 완성하는 핵심 인프라… IoT 센서와 5G 네트워크
스마트 시티는 도시 곳곳의 IoT 디바이스에 설치된 센서에서 생성되는 데이터를 기반으로 한다.

센서는 도시 곳곳의 구조물에 설치된 음향 및 시각 센서, 차량에 설치되어 근처의 물체를 감지하는 라이다(Lidar) 센서, 사람들의 스마트폰 안에 설치된 자이로스코프 센서 등 다양하다. 이런 IoT 센서들을 통해 수집된 데이터는 네트워크를 통해 실시간으로 공유될 때 그 가치를 온전히 발휘할 수 있다.

과거에는 도로망, 전력, 수도, 가스망 등이 도시를 구성하는 핵심 인프라였다면, 스마트 시티에서는 IoT 센서 및 이를 연결하는 5G 네트워크가 핵심 인프라다.

액센추어와 화웨이가 공동으로 발행한 ‘How 5G Can Help Municipalities Become Vibrant Smart Cities’란 보고서는 5G가 스마트 시티의 교통 분야에 가져다 줄 대표적인 혜택으로 군집자율주행 시스템을 들었다. 자율주행 차량들이 좁은 간격으로 붙어 군집(Platoon)을 이루어 길 위를 주행하는 이 시스템은 도로의 차량 수용 능력을 극대화하여 교통 정체 해소에 기여할 뿐 아니라, 공기 저항을 최소화하여 연료 소모를 25% 줄일 수 있다고 한다.

스마트 시티의 배송차량, 자율주행→군집주행→커넥티드 카로 발전
그렇다면 스마트 시티는 물류에 어떤 영향을 미칠까?

스마트 시티에서의 미래 교통 체계는 지금 우리가 이용하는 교통 체계와는 전혀 다른 모습이 될 것이다. 이는 대표적인 ‘도시물류’ 업종인 택배의 경우 완전히 새로운 배송 환경을 맞게 된다는 것을 의미한다,

도심을 주행하는 배송차량이 겪는 가장 큰 문제 중 하나가 바로 교통 정체다. 스마트 시티에서는 실시간으로 수집되는 교통량 정보를 기반으로 신호를 제어하여 교통량을 분산시키고, 최적화된 경로 안내 서비스를 제공하기 때문에 편의를 높일 수 있다. 이때, 도시 내 모든 차량의 운행 정보를 실시간으로 전송 분석하고 신호 정보 등과 빠르게 연계하기 위해서는 5G의 대용량 초저지연 통신이 필수적이다.

미래 교통 체계 중에서 가장 많이 언급되는 것은 자율주행차량이다. 많은 기업들이 자율주행 차량 개발에 힘을 쏟고 있고, 세계의 많은 도시에서도 자율주행 차량 도입을 시도하고 있다.
글로벌 기업들은 자율주행 기술 5단계 중 3~4단계의 기술을 확보한 것으로 알려져 있다. 5단계의 완전한 자율주행 차량이 도로에 등장하는 날도 멀지 않았다.

자율주행 차량이 잘 운행되려면 차와 주변의 차가 연결되고, 도로 등 스마트 시티 인프라들과 연결이 되어야 한다. 자율주행 차량 혼자서 모든 상황을 판단해서 운전하는 것보다는 주변의 차들과 끊임없이 정보를 주고받아야 수 킬로미터 앞에서 발생한 교통사고나 도로 정비 등 돌발 상황에 미리 대비할 수 있기 때문이다.

이렇게 주변 모든 것과 연결되는 차량운행 기술 체계를 V2X(Vehicle to Everything)라고 한다. 그리고 V2X를 통해 모든 것과 연결되는 차량을 커넥티드 카(Connected Car)라고 한다. 완전한 자율주행 차량은 바로 이 커넥티드 카 기술을 통해 완성된다.

커넥티드 카는 자율 협력 주행이 가능하다. 자율주행 차량은 자기 혼자서 앞뒤 차량과의 안전거리를 유지하면서 운행하지만 커넥티드 카는 여러 대의 차량이 같이 팀을 이루어서 운행할 수 있다. 이게 바로 군집주행(Platooninig) 기술이다.

군집주행 기술 적용이 우선 검토되고 있는 분야는 트럭 등 상용차 분야다. 특히 커넥티드 카는 운송수단에 불과했던 자동차가 문화·생활공간으로 거듭나는 인포테인먼트 분야에도 더 많은 변화를 가져올 것이다. 이러한 이동 간의 자유 개념을 표방한 것이 도요타의 이동 서비스 플랫폼인 이팔레트(e-Palette)다.

커넥티드 카는 차량과 차랸 간 통신(V2X) 및 차량과 도로 인프라 간 통신(V2I, Vehicle to Infrastructure)이 필요하다.

그러나 도시에는 많은 종류의 차량이 이동하고 있으며 교통사고나 도로 수리 등 돌발 상황 또한 지속해서 발생하고 있다. 그렇기 때문에 스마트 시티에서는 차량뿐만 아니라 도시 인프라에 대한 관리까지 필요하다.

이에 대한 해결방법이 바로 차량 및 차량 주변의 전체적인 정보를 관리하고 조정하는 차세대 첨단 교통체계(C-ITS Cooperative Intelligent Transport System)다.

앞으로의 스마트 시티에서는 목적지 외에는 차 이동에 대해 아무 것도 신경 쓰지 않아도 된다. 차세대 첨단교통체계에 의해 더욱 정교해진 실시간 교통신호 통제와 차량 이동에 대한 직간접적인 제어를 통해 도로 위의 이동이 더욱 편리하고 안전해질 것이다.

스마트 시티에선 물류 로봇이 배달한다
LG CNS에 따르면 스마트 시티의 대표적인 인공지능 적용 사례로 로봇 분야가 꼽히고 있다. 미래 물류에서 로봇이 새로운 운송수단으로 중심 역할을 할 날도 머지않은 셈이다.

먼저, 로봇이 드론에 비해 갖는 장점은 드론은 비행 가능 지역, 비행 고도, 야간 비행 등 도시에서 활용하는데 제약이 있지만 로봇은 상대적으로 적은 제약 아래 24시간 운영할 수 있다. 배송 로봇은 미국과 유럽을 중심으로 상용화가 빠르게 진척되고 있다. 스타십 테크놀로지, 마블(Marble) 등과 같은 전문 업체뿐 아니라 도미노피자, 테스코 등 외식 및 유통업체에서는 이미 로봇 배달이 쓰이고 있다.

물론 한계는 있다. 현재까지 개발된 로봇 기술과 도시 환경으로는 사람이 보도블록 위를 편하게 걸어 다니는 것처럼 로봇이 편하게 돌아다닐 수 없기 때문이다.

미국의 사이드워크 랩(Sidewalk Labs)은 이러한 문제를 해결하기 위해 스마트 시티 지하에 로봇을 위한 전용 터널을 만드는 것을 제안하기도 했다.

스마트 시티 상공 나르는 배송드론 보려면 3D 지도 개발돼야
LG CNS는 스마트 시티의 물류(배송) 문제를 스마트하게 해결하는 또 하나의 대안으로 드론을 거론한다.

하지만 물류 배송 등 신산업에 드론이 이용되기 위해서는 드론용 내비게이션의 개발이 선결돼야 한다. 빌딩과 구조물로 가득 찬 도시에서 드론이 안전하게 비행하기 위해선 스마트 시티에서 준비하고 있는 3차원 정밀 공간 정보와 이를 기반으로 한 비행지도 및 드론 관제 시스템 구축이 필요하다. 3차원 정밀 지도는 드론 전용 길을 만드는데 필수다. 현재 드론이 비행하기 위해 사용되는 지도는 2차원 지도다. 즉 평면도를 기준으로 출발점, 도착점과 주행경로만 표시된다. 그러나 드론은 3차원의 공간을 비행하는 물체이기 때문에 도로의 높낮이와 빌딩, 신호등, 전신주 등 지상 설치물의 위치 및 높이가 정확하게 명시된 3차원 지도가 반드시 필요하다. 우리나라에서는 서울시가 3D 지도(2015)를 개발하고 있으며, 국토교통부도 드론 길 구축을 위한 3차원 공간 정보 구축(2016)을 진행하고 있다.

드론을 위한 전용 비행로를 만들었다면 다음은 드론을 관제하고 제어하는 드론교통관리시스템(UTIM UAS Traffic Mansgement)이 필요하다. 이 모든 과정의 핵심 인프라가 바로 5G 네트워크다.

이런 문제 때문에 현실적인 대안으로 등장한 것이 바로 추종형 배송 로봇이다. 인간을 따라 다니는 추종 기능을 부착한 물류 로봇이 배송 사원을 따라다니며 사람의 업무를 보조하는 것이다. 도시를 마음껏 돌아다닐 수 있는 완전 자율주행 로봇에 비해 추종 기능이 부착된 로봇은 상용화가 더 쉽다는 장점이 있다. 실제 독일 도이치 포스트(Deutsche Post)는 이렇게 집배원을 쫓아다니는 우편물류 보조로봇(Post Bot)을 테스트하고 있다.