인구증가 속도에 비해 도시의 인구 증가가 빠르게 진행되고 있다. 시장전문조사기관인 네비건트 리서치에 따르면 1960년대비 2010년 전 세계 인구는 233% 증가한 반면에 도시인구 증가는 70%나 된다.
이 자료는 인구증가와 함께 도시인구 유입의 증가가 동시에 진행하고 있음을 보여준다. 이 결과로 현재 전 세계인구의 50%가 도시에 거주하게 되었고 전 세계 자원의 70-80%가 도시에서 소모되고 있다. 다시 말해 물과 같은 자원이 도시에서 주로 소비되고 있는 셈이다.
물과 같은 자원들은 이동성의 특징을 가지고 있지 않으면 고정적이다. 사람들은 지리를 벗어나 쉽게 이동할 수 있지만 물은 그렇지 않다. 따라서 특정 지역의 자원은 고정적일 수밖에 없다. 물론 강수와 같이 자연적인 현상이 여러 지역의 물을 이동시키지만 그 양은 극히 적다. 그렇기 때문에 물의 양은 지역 내에서는 고정불변의 법칙을 갖는다.
만일 특정 지역에 사람들이 몰리게 된다면 물과 같은 자원은 고정적일 수밖에 없기 때문에 자원부족 문제를 겪을 수밖에 없다. 다행히 기름과 같은 자원들은 단가가 높기 때문에 인위적으로 이동하여도 비용 적으로 큰 손해가 아니다. 따라서 이동성의 특성을 갖는다.
그러나 강, 호수 자체가 자원인 물은 그 지역에서만 자원이 제한적이기에 비이동적인 특성을 갖는다. 결국 한 지역에 인구가 몰리게 되면 물의 양은 고정적이기 때문에 물 부족 현상을 겪을 수 있다. 뿐만 아니라 인구가 몰림으로 해서 쓰레기, 자동차 매연가스의 증가로 인한 오염물질 배출은 물의 오염을 가속화 시키고 물의 질을 떨어뜨릴 수 있다.
물론 물의 정화시설과 관리시설 발달로 현재 도시 수준에서는 이상 없이 물관리가 가능하다. 그러나 도시인구의 급속한 증가, 더욱이 서울과 같이 천 만명이 넘는 메가시티가 늘어남에 따라 도시 내의 물 부족과 깨끗한 물관리가 어려워 질 것으로 예상된다.
참고로 2010년의 메가시티 수는 23개였지만 2025년에는 37개로 늘어 날것으로 네비건트 리서치가 전망하였다. 따라서 메가시티와 같은 대규모급 도시 인구의 증가는 도시가 관리 할 수 있는 물의 한계량을 벗어나게 함으로서 물 공급에 어려움이 생겨날 수밖에 없다.
더욱이 도시의 인구증가와 더불어 전력 생산 등 물이 다른 자원으로도 쓰이기 때문에 물 사용량은 인구의 증가보다 더 급속하게 증가하고 있다. 실제로 인구의 증가는 3.7배인 반면에 수자원 취수량은 6.7배나 증가 하였다. 따라서 물 사용량의 효율적인 운영은 중요할 수밖에 없는 상황이다.
스마트워터그리드는 기존 물 관리 시스템과 IoT 기술이 융합된 것을 말한다. 다시말해 스마트워터그리드는 IoT 기술을 활용하여 수자원의 관리, 물의 생산과 수송, 사용한 물의 처리 및 재이용 등 관리시스템 전체의 정보화화 지능화를 구현한 것을 말한다.
따라서 스마트워터그리드는 센서의 정보를 측정하여 이를 통합한다. 그리고 통합한 정보를 바탕으로 분석하여 최적화 된 물 관리 방법 및 시스템을 자동화 하여 스스로 최적화 운영을 할 수 있게 한다.
◆스마트워터그리드의 다양한 사례들
2009년부터 세계적으로 스마트워터그리드 개발에 착수가 진행되었다. 덕분에 효율적인 물 관리로 많은 지역에서 물 공급의 어려움, 물 정화 효율성의 증대를 달성하였다.
그중 대표적인 예가 호주의 남동 퀸즈랜드이다. 이 지역은 2007년 극심한 가뭄으로 농사에 많은 타격을 받은 지역이다. 따라서 호주정보는 SEQ Water Grid 프로젝트 실증 장소로 선정하여 물 관리 시스템 도입을 추진하였다.
SEQ Water Grid는 물의 량과 날씨정보를 활용하여 물 부족 지역을 미리 예측한다. 그리고 예측된 지역에 하수처리장의 재이용수와 바다의 담수를 활용하여 물 부족 지역에 공급하는 것이다. 덕분에 퀸즈랜드는 2013년 가뭄의 피해를 최소화 시킬 수 있었다.
또 다른 사례로 IBM 기업의 스마트워터관리 솔루션이 있다. IBM은 미국의 허드슨 강, 브라질의 아마존 강, 네덜란드 암스테르담 등 전 세계 주요호수와 바다를 대상으로 IoT 기반의 첨단 물 관리 솔루션을 적용하였다.
예를들어 미국의 507km에 이르는 허드슨 강에 고효율 스마트센서를 직접 설치하여 물의 상태를 실시간으로 모니터링 할 수 있게 하였다. 브라질의 아마존의 경우에는 지역을 3D화하여 지형, 생태계의 물 사용 등을 측정하여 효율적인 물 관리를 지원할 수 있도록 시스템을 구축하였다. 그리고 네덜란드의 암스테르담의 경우 스마트제방의 사업을 착수하여 물의 높이를 실시간으로 측정하여 홍수에 즉각 대응할 수 있도록 하였다.
국내의 경우 서울시가 주도하는 스마트워터그리드 사업이 있다. IoT 기술을 도입하여 스마트정수장 구축, 지능형 상수관망, 수도계량기 원격검침, 아리수 종합정보 시스템 개선으로 세분화 해서 추진 중에 있다. 스마트정수장의 경우 센서기반 IoT 기술을 활용해 정보를 모으고 분석해서 수질을 개선하여 준다.
지능형 상수관망의 경우 수돗물의 공급량과 수요량을 실시간으로 모니터링 하여 물 부족 사태를 사전에 예방할 수 있게 하고 원격검침 체계를 갖출 예정에 있다. 끝으로 아리수 종합정보시스템은 누수징후 감시프로그램 고도화, 지리정보 시스템 데이버 기반을 바탕으로 물 관리의 효율성을 증대 시킬 것으로 예상된다. 총 2030년까지 진행되는 본 사업은 1조 4천억 원 규모가 투자 될 것으로 예상된다.
◆스마트워터그리드 추진방안
스마트워터그리드는 다른 기술과 달리 수익의 가시성이 없다. 예를들어 에너지 절감 솔루션인 스마트그리드는 에너지를 절감했을 때 실질적으로 보이는 경제적 효과가 있다. 그러나 스마트워터그리드는 수질개선 및 물 부족 해결이라는 막연한 이익밖에 보이지 않기 때문에 스마트워터그리드 사업추진을 망설이는 경우가 많이 있다. 따라서 정부는 민간주도형이 아닌 정부주도형 사업을 추진해서 민간의 협력 방안을 이끌어 낼 필요가 있다.
뿐만 아니라 한국수자원공사와 각 지방자치단체에서 각각 물 공급 및 수질을 관리하고 있다. 다시 말해 지역별로 각각 물관리가 이루어지고 있다. 만일 IoT 기술이라는 네트워크 적용 시 프로토콜이라는 네트워크 호환성 문제가 남아 있다. 따라서 서로 다른 지역에서도 물 관리 정보를 서로 공유할 수 있게 통합된 프로토콜을 적용하는 방안도 검토할 필요가 있다.
ICT 융합기술 및 보안솔루션 분야를 연구하고 있다. 현재 보안솔루션 회사에서 기획 및 해외사업 업무를 담당하고 있다. 블로그(http://blog.naver.com/dracon123)에서도 열정적으로 활동하고 있으며 IT 칼럼리스트로서 다양한 IT 칼럼들을 연재하고 있다.
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