한국 스마트 시티 - 3D 디지털 모델과 GIS/BIM의 결합

Author: Linda Duffy

전세계적으로정부 차원의경제활성화및관광프로그램지원 그리고전반적인삶의질을향상시키기위한스마트시티/디지털트윈프로젝트가진행되고있다. BIM (Building Information Modeling)데이터와함께최신3D건물모델과포괄적인GIS (Geographic Information Systems)데이터가결합되어건물내부및외부와주변지형의디지털트윈을구축하게된다.따라서실제세계는모든스마트시티자산의분석,계획및관리를용이하게하기위해정확한디지털복제본으로변환된다.

3D가상도시구축의기본적인목적은디지털트윈에대한시뮬레이션및분석을수행하고그결과를통해도시지역에서일반적으로발견되는문제점들을줄이거나개선하는방식으로도시전체를관리하는것이다.또한사물인터넷(IoT)센서,폐쇄회로TV (CCTV),보안카메라등으로획득한빅데이터는특정위치에대한통찰력을제공한다. 2017년,한국정부는교통,범죄,환경오염,효율적인에너지관리,도시계획,재난관리,재개발등다양한문제를해결하기위해스마트시티/디지털트윈프로젝트를시작했다.정부는우려되는문제들을해결하는데분석된가상도시와이와관련된빅데이터를활용한다.

디지털 트윈 구축

All4Land(올포랜드)는한국에서최고의지리정보서비스제공하는업체로2014년부터BIM과GIS데이터를포함하는3D디지털모델을구축하고있다. 올포랜드는라이카CityMapper항공매핑센서를활용해경사영상및LiDAR데이터를동시에수집하고멀티센서처리플랫폼인라이카HxMap으로데이터를빠르게처리하게되면서작업시간및비용절감을경험하고있다. 3D모델은시설물,통신또는교통인프라의벡터맵과같은GIS데이터로강화되어심층분석을지원한다.건물의외부는CityMapper데이터로만들고내부는3D스캔데이터,설계데이터및BIM데이터로구축한다.

올포랜드는GIS데이터와3D건물모델을구축하고빌딩소유주또는정부기관이제공하는BIM데이터를통합하는역할을한다. BIM데이터는한국의새로운정부건설정책에필수요소로제3자인설계사무소에서생산된다.일반적으로BIM은신축빌딩일경우시공과정또는이후에캡처되며,기존건물은3D스캐닝과원본설계데이터로역엔지니어링에의해구축된다.

CityMapper와HxMap의결합솔루션은가상의3D도시모델을저장하거나교환하기위한개방형데이터모델및XML기반포맷인CityGML을기반으로LOD1(Level of Detail1)과LOD2에서자동처리를제공한다.또한LOD3에서는문또는창문과같은열려있는물체를표현하기위한약간의수동적인처리과정이필요하며LOD4에는실내의디테일을표현하는수준에따른수동처리가포함된다.

올포랜드남상관전무는“HxMap에는특히여러카메라에대한동시항공삼각측량처리와이미지및LiDAR데이터모두에서효율적인3D모델링에강력한기능이있습니다.”라고말하며“HxMap은센서보정,자동포인트매칭, 비행라인과 라인 사이 결합,건물생성등과같은처리작업도지원합니다.이런과정은이전에는수동으로처리하여시간이 많이 걸리는작업들이었으나이제는HxMap작업과정내에서자동으로실행할수있습니다.”라고설명했다.

올포랜드는CityMapper데이터와BIM데이터의결합을위해먼저GNSS측량으로도출된좌표를BIM데이터에적용시키고그데이터를3D건물모델로변환시켜CityMapper데이터와병합한다.또한데이터변환및좌표할당을위한자체독점소프트웨어를개발했으며실내및실외모델을통합하고데이터시각화도구를제공하는WebGIS서버인MapPrime플랫폼을통해3D모델을사용할수있도록한다.

CityMapper LiDAR Point cloud (Point density : 25 point/㎡)

전주시의 3D 모델 구현

2019년,올포랜드는고효율CityMapper항공시스템과HxMap을구입하면서3D매핑서비스로사업확장할수있는좋은입지를확보했다.삼면이바다로둘러싸여있는한국은구름이종종악천후를만들기도해항공데이터캡처의한계점이있어데이터수집에는속도가특히중요하다.또한군부대및보안지역근처에서는비행허가를받기어렵기때문에총비행일수는상당히제한적이기도하다.이러한상황에서CityMapper는한번의비행으로정사영상,경사이미지및LiDAR를모두캡처할수있어작업을매우효율적으로처리할수있다.

남상관전무는“CityMapper는프로젝트진행을위해꼭필요한솔루션입니다.더짧은시간에더많은데이터를캡처할수있어효율성이향상되었습니다.또한HxMap은처리과정과모델링을간소화시켜디지털트윈구축에드는비용을절감할수있습니다."라고말했다.

디지털트윈구축을위한테스트프로젝트중하나는전라북도의대표관광지역인전주시에서진행되었다.전주는한옥전통마을등역사적건축물이많아방문객수가높은전주는향토요리로도유명한도시다.최근에는MaaS (Mobility as a Service)의일환으로디지털트윈컨셉을도입해관광객을유치하고전기자전거,전동킥보드등교통수단을이용하여도시를여행할수있도록지원하고있다.

올포랜드는전주에서20개건물에대한BIM을포함하여4 km²면적을매핑한다음205 km²프로젝트를수행하는두가지프로젝트를수행하기위해선정되었다.전주시와LX(한국국토정보공사)는더넓은지역의모든정부소유건물에대한BIM데이터를수집하는과정에있다.올포랜드는CityMapper를활용해대규모프로젝트의항공데이터캡처를단2일만에마무리하고,데이터처리및3D건물모델링에추가로2 - 3개월을소요했다. CityMapper로캡처한LOD3실외데이터는테스트영역의실내BIM데이터와병합되어실세계의LOD4모델을생성했다.

“디지털트윈은많은애플리케이션에유용하게활용됩니다.예를들면,도심지역에새로운빌딩건설을계획하기전에시뮬레이션모델을활용하여360도시야,가시성범위,일조권,개인정보문제등을분석합니다.이를통해기존건물과의잠재적인충돌을발견할수도있습니다.개발계획은초기단계에서수정및개선될수있기때문에장기적으로봤을때비용절감을기대할수있습니다.”

3D Building Model

미래의 스마트 시티

현재한국에는약10개의스마트시티프로젝트가있고그수는증가할것으로예상된다.올포랜드는전주외에도한국의수도인서울을위한Virtual Seoul프로젝트와NGII(국토지리정보원)과오산의3D지리공간프로젝트도진행하고있다.

한국의스마트시티는스마트모빌리티,인구통계,관광,기타요인을바탕으로지역경제활성화에주력하고있다.정부기관은3D빌딩모델을사용하여기회들을분석해의사결정을돕고있다.올포랜드는앞으로MapPrime플랫폼이시설관리,주차,관광등을위해상업적인목적으로도개방될것으로기대하고있다.

확대된디지털트윈활용은비용을합리적으로유지하기위한방법으로효율적인데이터수집과고도로자동화된처리에의지할수밖에없다.이에라이카CityMapper및최신CityMapper-2는도시와환경의빠른디지털화에가장이상적인고성능도시매핑센서이다. HxMap처리플랫폼과결합된하이브리드경사이미징및LiDAR솔루션은함께높은생산성과빠른처리시간을제공한다.

"저희는CityMapper의성능과데이터품질에매우만족하고있고,표면과사선의이미지그리고LiDAR도훌륭합니다.라이카지오시스템즈가제공하는기술지원과트레이닝프로그램도최고라고느낍니다."라고남상관전무는말했다. "라이카지오시스템즈는운영과처리의전과정에서더나은솔루션을함께찾으려고노력하면서고객을계속지원해주고이런지원들이급변하는산업에서도저희가경쟁력을유지할수있도록도와줍니다.”라고설명했다.

CityMapper LiDAR Point cloud (Point density : 25 point/㎡)