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공지사항 Notice


2022 스마트파크 시설제작과정

첨부파일
2022스마트파크시설제작과정_1665541182.pdf
작성자
관리자
등록일
2022-10-12
조회
97
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2022  스마트파크 시설제작과정


스마트 기술은 넓은 영역에 빠른 변화를 보이는 만큼 전체적인 내용을 담기는 어렵지만,

인접분야에서 스마트기술과 융합하는 형태를 보면 어느 정도의 공통점을 이야기할 수 있다.

   

1) 인구감소를 고려한 자동화의 집중은 스마트 기술의 편리성과 부합하고

2) 여가시간의 증대로 다양한 즐거움을 제공하는 형태를 취하고 있으며

3) 경제적, 신체적, 교육적 실익을 제공하는 방식으로 발전하고 있다.


위의 3가지 성격과 조경을 융합하는 것을 기준으로 삼았고, 제작팀은 설계사무소, 시설물회사, 관련 전문업체 등에서 검증된 실무기술자를 중심으로 구성하였다. 제작 방식으로는 기술의 지속적 사용을 고려해 외주가 아닌 직접 제작하고 소유하는 방식을 적용했다.

 


1. 스마트공원의 방향예측

            

(1)SWHW가 융합되는 형태로의 변화

스마트공원도 시대적 트랜드로 단순한 스마트폰 충전기능 등의 수준을 넘어 실내에서는 경험할 수 없는 자연 체험기회를 제공해야하며, 이를 통해 새로운 공원 이용객을 유입시킬 수 있는 계기와 새롭고 흥미로운 미래공간 조성의 주역이 되어야 할 것이다.

여기에 장기적으로는 IoT기술을 추가하여 통합 환경관리시스템까지 포괄하는 광의의 목표를 설정하게 되었다.

그런 결정과정 중에는 각종 매체와 국토부와 LH, 문화재청 등에서 제시하는 표준과업내용서, 정책홍보자료 등에서 언급하는 Drone, BIM, DigitalTwin, MetaVerse 등 공간 설계에 필요한 기본적인 미래예측 모델에 충실하려 노력하였다.



(2)LH BIM활용방식의 변화 (LH단지조사설계용역, 표준과업내용서, 2021발췌)

          

- 무인비행장치측량시 결과를 검토할 수 있는 뷰어를 함께 제출하여야 한다.

- 드론, GPS측량을 BIM에 기초자료로 활용하고 좌표체계등을 일치시켜야 한다.

- BIM을 통해 설계VE, 업무협의, 기술심의에 설명자료로 활용할 수 있어야 한다.

- BIM을 뷰어소프트웨어를 통해 확인 가능하도록 통합모델을 작성한다.

- BIM을 활용해 조감도, 시뮬레이션, VR, 동영상 제작에 활용될 수 있도록 한다.

- BIM을 대외홍보용으로 배포하는 경우 엔진의 저작권 문제가 발생되지 않도록 한다.

 


2. 접근방식의 선택

      

(1) 기초기술을 바탕으로 발빠른 신기술 수용방식

스마트기술은 3DTV, VR, AR에서 BIM, 디지털트원, 메타버스까지 끊임없이 변해왔으며 앞으로도 변화될 것이다. 그러나 기초기술은 변함없이 유지되며 여기에 새로운 기술이 추가되는 형태가 된다

예를 들어 3D 지형 모델링 기술은 자동화 프로그램뿐만 아니라 토목 및 측량 기술이 뒷받침 되어야 실현 가능하다.

, 스마트 기술은 뒤늦게 시작하면 그 만큼 기초를 공고히 할 시간이 부족하고 선도업체가 기술습득을 넘어 자동화 단계에 이르게 되면 후발업체는 제작비용과 기간에서 절대적으로 불리한 구조를 가지게 된다. 그리고 대부분의 기술이 연결구조로 특정부분을 건너뛰고 다음 결과를 도출해내기는 쉽지 않아 완성된 기술구성은 거대한 진입장벽으로 작용한다.

 

(2) 설계와 시설을 융합하는 방식 적용

현재까지는 설계와 스마트시설물은 어느 정도 납품의 시간차를 두고 협업하는 형태를 취하는데

이러한 별도 진행으로 인해 일부 스마트시티에서 설계 BIM과 디지털트윈을 맡은 업체간의 모델 활용에 호환성 문제가 발생하고 있다. 이를 해결하기위해 일부 공공기관은 SW업체가 취합하는 방식으로 BIM의 호환성을 확보하는 업무방식을 진행 중이다.

과거의 BIM은 수작업방식으로 설계의 적정성 검토와 물량산출에 집중했다면 미래의 BIM은 자동제작된 모델에 SW를 추가한 형태로 시각적 질 향상은 물론 경량화를 만족하는 스마트한 BIM으로 변해갈 것이다.

스마트 BIM은 완성된 모델에 물리엔진을 융합한 형태로 제작되고 있으며 금번 시설물 제작에도 BIM과 물리엔진 그리고 IoT시설을 융합해 제작하였다.

 

(3) 한정적 공간에서 확장된 경험 제공

해외여행이 자유롭지 않은 요즘 현실에 게임 트랜드도 점차 현실과 유사한 가상체험을 제공하는 경우가 많아지고 있고, 같은 의미에서 스크린 골프도 국내외 다양한 골프장을 간접 체험할 수 있도록 운영되고 있다.

실사에 가까운 그래픽기술의 발달로 가상의 세계가 점차 현실을 대체해 가는 시대에 공원의 기존 이용 방식도 스마트 기술을 더해 다양성을 부가할 필요가 있다.

 

(4) 필요기술을 포괄하는 열린 방식도입

스마트 도시와 공원도 가상의 공간에 시공되는 만큼 조경, 토목, 건축, 예술, 전기, 통신, 기계 등 다양한 분야의 기술을 필요로 한다. 타 분야를 접목할 때는 가급적 외주보다는 자체적으로 기술을 확보하는 것이 사업 안정성이나 지속성 측면에서 유리하다.

물론 전문화된 고도의 기술보다는 다양한 분야의 범용기술을 융합하는 방식으로 전공분야에 유사영역을 추가하는 방식을 적용했다.

부득이하게 외주가 발생하였을 때는 일회성 이벤트가 되지 않도록 원천기술을 습득하는 것을 원칙으로 하였다.

 

(5) 보유기술의 자동화방식 운영

인구감소와 노령화로 인한 인력 이탈현상 대비와 시설물의 무인운영을 위한 자동화기술은 필수적이며 이로 인한 수익은 우수인력채용과 기술개발에 재투자하는 선순환 구조를 유지하고 있다.

자동화 방식을 운영하기 위해서는 코딩 외 분야 기술자도 최소한 C#, Dynamo, V-LISP, V-Basic등 보급형 코딩언어에는 익숙해져야 한다.

고급언어는 최소화해서 C, C++, JAVA등 필수언어를 중심으로 프로그래머와 기술자간에 원활한 소통과 기술전수가 이뤄지도록 기본실력 향상에 집중했다.


 

3. 스마트시설물 제작과정

           

(1) 현황모델 작성

가상공간인 게임과 차별화되는 사실성 높은 모델을 작성하기 위해 Drone, GPS, GNSS측량, 수치지도, 360°카메라를 통합할 수 있는 현황모델링 제작시스템이다.

현황모델은 대부분 Cloud Points형태로 저장되고 방대한 용량으로 실제 필요한 자료만 추출해 내는 기술이 필수적이며 이런 과정을 통해야 적절한 용량 조절과 실시간 운영 및 제어가 가능하다.

            

 

 

GIS 지형작성 모델

물리엔진 작성 모델

 

(2) 계획모델 작성

전체 공정 중 가장 비중이 높은 부분으로 IT분야와 경쟁할 수 있는 조경만의 중요기술이다.

비정형 곡선지형을 제작해야하고, 각종수리 및 구조계산, 실사형 수목과 초화류를 지형에 맞춰 자동 배치해야 하며, 수목성장, 계절변화 등 대용량 모델을 실시간 처리할 수 있는 모델 조절기술과 GPU메모리 분배 능력이 필요한 핵심과정이다.

최근에는 시각적 완성도를 높이기 위해 Shader Graph, Render Pipeline, Particle System, VFX 등 다양한 그래픽기술을 BIM과 융합하고 있다.

                 

              

 

 

Render Pipeline효과

수목 VFX 식재효과 적용

 

(3) 캐릭터 및 운송수단 제작

BIM이 공간과 배경을 담당한다면 이용자의 주요 관심사는 주인공 역할을 하는 캐릭터와 제어가 가능한 드론, 자동차, 자전거, 보트, 헬기 등 다양한 운송수단으로 여기에는 스토리텔링과 자연스러운 애니메이션 기법을 필요로 한다. 또한 자연스러운 공간 조성을 위한 NPC의 운영에는 주어진 역할을 스스로 수행하는 AI자율코드가 필요하다.

           

 


공간 관찰용 조류 캐릭터

관광용 헬기 캐릭터

 

(4) 다양한 입력 및 통신방식

환경정보획득, 이용자수 분석, 효율적인 관리를 위해 다양한 입력센서와 수신Server를 연결하는 통신이 필요하다.

공원 내 적합한 통신방법으로는 입력센서와 관리용기기의 거리가 중요한 변수로 근거리일 때는 SerialPort방식과 Bluetooth방식이 유리하고 중거리일 때는 Wi-fi방식과 ZigBee방식, 원거리에는 LoRa통신이 적절했으며 입력된 데이터를 제어하는 언어로는 JAVAV-Basic을 사용하였다

또한 이용자가 모니터 전면에서 직접 운영하는 방식으로는 게임패드방식과 핸들제어방식, 조이스틱, Yoke핸들 방식을 적용해 보았다.

               

 

Gamepad              Handle              Joystick             Yoke

 

Bluetooth             Wi-Fi                 ZigBee               LoRa

 

(5) 각종 정보제공

가상공간에서 체험을 통한 정보획득 방법은 입력장치를 통해 자유롭게 이동할 수 있도록 제작 했으며 특정 공간에서 지역정보도 얻을 수 있도록 하였다.

이때는 실제 현장에서의 GPS좌표와 가상공간에서도 좌표체계를 동일하게 적용하여 실사와 최대한 유사한 경험을 할 수 있도록 하였다정보제공에는 음성과 문자, 이미지를 활용하여 현장에서 보다 자세한 정보를 안전하게 얻을수 있도록 기능을 강화하였다.

 


4. 스마트기술의 결과물 제작


(1) 3D공원안내 시스템

BIM모델을 기초로 조이스틱으로 드론과 새를 조종해 공원을 관찰하며 정보를 얻는 형태로

부가적으로 각종 기후센서와 수목식재 게임 기능을 부가하여 키오스크 형태로 제작

추가로 센서의 개수를 늘리고 센서 배치를 확장하면 공원 전체의 미기후 분석과 이용자 수

분석을 한 곳에서 관찰할 수 있는 기능을 부여할 예정

          

 

디지털트윈 개념의 키오스크형 안내시설

 

(2) 3D공간체험 시스템

관광지, 공원 BIM모델을 기초로 자전거와 4D효과(스피커, 이퀄라이져, 바람, 골각스피커)

연결한 모델로 자전거, 헬리콥터, 자동차로 기기를 변환을 할 수 있도록 제작 

             

 

자전거                      헬리콥터                       자동차

 

제작 모델 이미지                        IFLA 행사중 이미지

 


5. 결언

스마트시설을 제작하기위해 필요한 것은 기술인력, 제작비용, 제작시간, 개발목표 등 다양한 것들이 있지만 인력을 제외하면 그 중 가장 비중이 높은 것은 시간일 것이다. 기본적인 것을 해결한 후 목표를 향한 최단경로를 찾아내는 과정은 시간투자가 필수적이다.

목표를 설정하고 방법을 찾는 과정과 하나의 기술을 실전에 응용하기까지 겪게 되는 시행착오 기간을 생각하면 시작은 빠를수록 좋다.

스마트기술이 다양한 만큼 프로그램과 적용방식도 다양하며 반드시 일반적인 방식이 정답이 아닐 수 있다는 점도 유념해 두어야 할 것이다.

결국 기술도 사람이 만들어내는 것이므로 지속가능하고 다양한 능력을 보유한 팀과 항상 새로운 것에 대해 열린 마음이 중요하다.



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