문항1) 스마트시티의 필요성을 도시화로 인해 발생하는 다양한 문제점과 함께 서술하시오.

성장 중심의 경제 개발로 도시화가 시작된 이후 처음으로 도시지역 인구 비율이 전체 인구의 50%를 넘어선 때는 1970년이다. 당시에는 50.1%에 불과했던 도시의 인구 비율은 1980~1990년대 들어서면서 급격히 증가하였고, 그 결과 2019년 기준 91.8%로 도시 과밀화가 갈수록 심각해지고 있는 것으로 나타났다.

현재 우리나라의 도시화 추세는 종착 단계에 이르렀기 때문에 우리나라보다 일찍 도시화가 진행된 미국, 일본 등의 사례처럼 U턴 현상이 일어날 것으로 진단하는 전문가들도 있다. 하지만 전 국토에서 도시가 차지하는 비중이 20%가 넘지 않는데도 불구하고 여전히 도시에 거주하는 인구는 계속 늘고 있는 추세다.

이 같은 정량적 결과의 숫자 이면에는 사실 도시가 직면하고 있는 다양한 도시문제, 사회현상이 내포되어 있다. 인구증가로 인한 주택문제, 교통 혼잡, 대기오염 증가, 경제 발전의 불균형, 기반 시설 노후화 등이 가시적으로 드러난 대표적인 도시문제다.

각 도시들은 이러한 당면 문제를 해결하기 위해 다양한 노력을 기울이고 있으며, 4차 산업혁명이 본격화되면서 ‘스마트시티’가 그 대안으로 떠오르기 시작했다.

스마트시티는 도시에 ICT, 빅데이터 등 4차 산업을 대표하는 신기술을 접목하여 각종 도시문제를 해결하고, 지속가능한 도시를 만들 수 있는 새로운 도시 모델이면서 동시에 새로운 산업 분야 중 하나다.

그렇게 시작된 스마트시티를 한 마디로 정의하면 ‘4차 산업혁명 기술의 총아’이다. 도시 공간에 빅데이터, 인공지능, IoT, 네트워크, 블록체인 등 4차 산업혁명을 대표하는 기술이 접목되자 주거와 이동, 경제활동 등에서 유연성과 연계성, 지능화가 확대되었다. 또 자율자동차, 지능형 로봇, 드론, 신재생 에너지 등 다양한 신산업이 출현하면서 산업구조가 변화하기 시작하였다. 그리고 무엇보다도 도시문제와 환경문제에 적절하게 대응하는 지속가능 모델로 스마트시티가 활용되고 긍정적인 결과들이 서서히 도출되기 시작하였다.

대표적으로 미국 교통부 주도의 스마트시티 챌린지 프로젝트인 ‘스마트 콜럼버스 시범 프로젝트’는 커넥티드 교통네트워크, 데이터 통합 공유, 전기차 인프라 구축, 이용자 서비스 개선을 목표로 추진 중이다. 스페인 바르셀로나에서 운영 중인 스마트 주차 애플리케이션 파커(Parker) 역시 주차공간의 유무를 사용자들에게 전달하여 주차 대기 시간을 줄이고 교통 흐름을 원활하게 돕는 IoT 기술의 활용 사례다. 소비자 가전 박람회(CES)에서 소개돼 기대를 모으고 있는 ‘통합 지능형 교차로’는 센서와 알고리즘, 단거리 통신을 활용하여 도로를 건너는 보행자가 감지되면 운전자에게 경고를 알리는 교통 신기술이다.

인간의 기본 거주 공간인 집, 그리고 외부 공간인 도시는 수많은 사람들과 환경, 인프라, 법규 각종 시스템이 혼재돼 있다. 다시 말해 도시 속 사람과 기술 체계의 얼개는 관계의 연속이기 때문에 각자의 기능이 제대로 작동되어야 온전한 생명을 유지할 수 있다. 마치 유기생명체처럼 몸속 곳곳의 세포가 긴밀하게 관계를 맺고, 작동하면서, 성장하고, 노화하고, 쇠퇴하고, 다시 살아나는 것처럼. 그렇다면 지금 우리가 살고 있는 도시는 매우 빠른 속도로 ‘다시 살아나는 과정’이지 않을까.

문항2) 스마트시티가 도시를 어떻게 스마트하게 만드는지 5가지 내용을 각 설명과 함께 서술하시오.

1) 스마트 에너지: 인구고밀도의 도시는 막대한 에너지를 필요로 한다. 따라서 갑작스러운 에너지 수요의 증가는 자칫 에너지 공급시스템의 문제(냉방기 가동증가로 인한 정전 등)를 불러일으킬 수 있다. 스마트 에너지 기술을 첨단기술을 통해 에너지 수요를 효율적으로 분석하고 공급하는 체계이다. 나아가 잉여 에너지가 발생할 경우 이를 활용한다.

2) 스마트 교통: 교통체증이 발생하는 문제를 감소시키는데 주력한다. 도시 내 자율주행차량의 운행을 위한 교통인프라(신호 체계 등)를 제공하고 데이터와 차세대교통기술을 활용해 주요 정체구간을 분석하고 차량의 운행을 우회할 수 있도록 한다.

3) 스마트 빌딩: 좁은 면적에 많은 인구를 수용하다 보니, 자연스럽게 고층빌딩의 수는 늘어난다. 빌딩 에너지 관리 시스템(BEMS)기술을 활용하여 빌딩의 제로 에너지화를 추진하는 역할을 한다.

4) 스마트 안전: 스마트 안전분야는 IoT를 활용한 생활 안전, 재난 모니터링 예측, 재난 대응 로봇을 통해 안전한 도시 구현을 목표로 한다. 더불어 CCTV, 스마트센서 등을 활용하여 방범활동을 유기적으로 진행하고 화재, 지진 등 재난 상황 발생 시 발 빠르게 대처할 수 있도록 한다.

5) 스마트 행정: 스마트 행정은 디지털 트윈을 통한 도시계획, 빅데이터 및 AI를 통한 합리적 의사결정 기술, 블록체인을 통한 안전한 정보처리 중심의 기술개발 확대시킨다. 도시민들이 관공서 업무를 보다 편리하게 볼 수 있고, 도시 취약계층에 대한 서비스를 효율적으로 제공한다.