지리정보시스템, 효율성 서비스의 데이터
(GIS data at the service of efficiency)

지리정보시스템(GIS)은 최근 몇 년 동안 수도시설에 필수적인 도구가 되었다. 이러한 시스템을 통해 유틸리티 기업(공공수도사업자)들은 디지털 혁신과 인프라 센서의 발전으로 인해 지속적으로 증가하는 정보 흐름을 통합하고 나타낼 수 있지만 이것이 끝이 아니다. 궁극적인 목표는 물을 보다 효율적이고 효과적으로 관리하는 것이다.

실제로 위성 및 드론 이미지, 센서 정보를 비롯해 공간 정보의 기본 단위인 점, 선, 면을 사용하여 실세계의 위치를 2차원 또는 3차원의 좌표값으로 표현하는 자료인 벡터 데이터(vector data) 등 지리공간 콘텐츠가 있는 모든 데이터를 GIS로 나타낼 수 있다. 이를 통해 위치 및 정보의 가치를 중앙에서 관리할 수 있는 단일 도구(tool)로 통합할 수 있다. 맵(map)을 서로 다른 플랫폼(platform)에서 공유하고 배포할 수 있기 때문에 시각화는 역동적이고 협업적이다.

GIS는 패턴과 추세를 이해하고 데이터를 분석하고 그들 간의 관계를 설정하는 데 도움이 된다. 또한 수도시설이 기반시설에 미치는 변화를 모니터링하는 데 도움을 주는 것을 물론 관리자가 제공하는 데이터 통찰력은 지속 가능성을 높이는 과정에서 발생하는 문제를 해결하는 데에도 도움이 된다. 

위치에 영숫자(alphanumerical) 데이터를 시각화하면 사용자에게 실제 작업을 안내하는 데 중요한 정보를 제공하기 때문에 지리 위치 데이터는 원래 값에 3을 곱한다. 즉, 이러한 시스템 덕분에 기업은 데이터에서 가치를 추출하여 관리운용(business processes)을 개선할 수 있다.

데이터에서 효율적인 물관리까지
(From data to efficient water management)

GIS 전문가가 수행하는 데이터 해석에 있어 좋은 지리 공간적 방향은 물산업에서 더 나은 의사결정을 내릴 수 있다. 예를 들어 지형도(terrain’s orography)를 제대로 이해하면 수도관과 수도관 사이의 연결에 최적의 위치를 쉽게 선택할 수 있다.

유형학(typologies)의 생성 측면에서 GIS는 밸브, 접속점, 필터, 플러그 등 다양한 수압 요소(hydraulic element)의 배치를 지원하여 위상적 규칙(topological rule)을 준수한다. 각 회사의 요구사항에 맞게 조정할 수 있지만 직경 및 접속점(node)에 따라 각 수도관에 의해 운반되는 물의 양을 계산하는 것과 같이 고려해야 하는 일련의 최소 요구사항이 있다. 이것은 GIS가 물관리에 어떻게 도움이 되는지를 보여주는 하나의 예에 불과하다.

GIS 전문가의 역할은 데이터의 분석, 해석 및 공간관리 덕분에 수도시설에서 중요성이 커지고 있다. 그러나 일단 데이터를 사용할 수 있게 되면 유틸리티 기업(공공수도사업자)이 데이터를 사용하여 효율성을 높일 수 있는 방법은 무엇일까? 이것은 모든 시나리오에서 우리가 답해야 할 질문이다.

물산업의 혁신적인 활용 사례
(Innovative use cases in the water industry)

물산업에서 GIS의 인기는 전체 물순환에 걸쳐 GIS가 제공하는 기능과 관련이 있다. 업계에서 이미 볼 수 있는 가장 혁신적인 사용 사례는 다음과 같다.

■ 식수(Drinking water) GIS는 유틸리티 기업이 급수망을 조정하여 수도서비스 중단을 최소화할 수 있도록 도와준다. 보수공사(repair work)나 누수의 영향을 받는 지점과 수도관에 대해 제공하는 정보에 따라 부정적인 영향을 최소화하기 위해 폐쇄해야 할 자산을 결정한다. 또한 수돗물 공급이 중단되어야 할 때 사용자들을 식별하고 경고한다.

이러한 시스템은 수도관의 재질이나 설치 날짜와 같은 네트워크 장애를 방지하기 위해 중요한 정보를 수집한다. 수도관의 지리공간 분석에서 지리적 요소와 데이터를 결합함으로써 지능적으로 검사를 안내하고 더 이상 작동하지 않아야 할 사용 중인 지점까지 탐지할 수 있다. 현장 작업의 지리적 위치는 경로의 도표화(mapping) 및 추적에서 해당 위치와 함께 수행된 작업에 대한 정보 생성에 이르기까지 이 영역에서 또 다른 중요한 사용 사례이다.

■ 하수(Wastewater) GIS는 코로나 바이러스 위기 동안 표면화된 하수기반 역학의 완벽한 파트너이다. 하수관 연결 및 하수도의 지리 위치 정보와 결합하여 인구의 특정 바이러스 존재에 대한 분석을 통해 도시의 전염 지도를 그릴 수 있으며, 바이러스 발생률이 가장 높은 지역에 대한 정보도 함께 제공한다. 인구 밀도 및 연령과 같은 기타 데이터는 보건 당국이 취해야 하는 조치에 도움이 될 수 있다.

이러한 시스템이 유용한 또 다른 사용 사례는 도시의 홍수 예방이다. 원격 센서 덕분에 하수 막힘과 열악한 배수용량을 정확하게 파악할 수 있어 지자체는 폭우 발생 시 침수를 방지하기 위한 조치를 취할 수 있다.

■ 관개(Irrigation) 현재 환경문제에서 GIS는 효율적인 관개(灌漑)를 위해 필수적이다. 센서(IoT), 원격 감지 및 위성 이미지와 같은 기술과 결합하면 각 위치의 물의 양을 실시간으로 시각화할 수 있다. 원하는 것보다 높을 경우 농부는 경보를 수신하여 관개 흐름을 조정하거나 누출이 있는지 확인할 수 있다. 유량이 예상보다 낮으면 같은 현상이 일어나 배관이 막혔다는 신호일 수 있다. 

또한 배관의 지리적 위치 목록과 구성 및 설치 날짜에 대한 정보는 파열을 방지하고 손상을 평가하는 데 중요하다. GIS 덕분에 관개관리기관은 어느 시설의 부품을 교체해야 하는지 우선순위를 정할 수 있다. 다른 예방 영역에는 비료나 질산염의 존재로 인해 토양 수분이 너무 높게 유지되는 경우 토양을 더 준비하도록 알려준다. 수위가 너무 높으면 관개도 중단될 수 있다.

2022년 : 모든 프로세스의 지리적 위치 확인
(2022 : committed to the geolocation of all processes)

유틸리티 기업(공공수도사업자)들은 GIS를 구현하고 일상적인 관리의 주요 측면을 해결하기 위해 GIS를 회사 시스템 및 도구에 연결하는데 전념하고 있다. 그것은 더 이상 단순히 인프라 요소를 지리적으로 분류하고 그에 대한 정보를 얻는 문제가 아니다. 대신 운영자 관리 모바일 애플리케이션을 통한 현장 작업 실시간 모니터링 등 첨단 활용 사례가 개발되고 있다.

GPS(위성항법장치) 및 수학적 모델과의 통합은 선도적인 유틸리티에서 이미 현실화되고 있다. 또한 급수관의 매개변수와 예측모델을 조정해 최적의 수질을 달성하는 작업이 진행되고 있다. 데이터의 3D 시각화는 향후 몇 년 동안 핵심 영역이 될 것으로 예상된다. 예를 들어 사용자는 펌프를 사용하지 않고도 수압이 건물의 몇 층에 도달하는지 확인하거나 배관, 밸브, 맨홀 덮개와 같은 수돗물 공급과 하수 시스템을 구성하는 다양한 유압 요소의 깊이를 보여주는 3D 지도를 얻을 수 있다. 

따라서 모든 작업은 중복을 방지하고 올바른 영역에 개입을 집중하기 위해 자신의 위치를 고려할 수 있다. 이것은 사용성 측면에서 매우 중요한 단계이다. 다른 GIS 동향으로는 클라우드(cloud) 개발, 자율 주행 빌딩 정보 모델링(BIM ; Building Information Modeling), 사물 인터넷(IoT) 등이 있다. 관개(Irrigation) 분야에서는 항상 협력적인 접근과 기업의 문화적 변화에 기반하여 예방, 용수량 조절 및 초기 작물 해충 방제 분야에서 발전이 계속 이루어질 것으로 예상된다.

반면에, ‘5G-NR(new radio)’ 통신기술의 발전은 데이터가 시각화되고 해석되는 방식을 변화시켜 데이터를 즉시 사용할 수 있게 만들 것이다. 이것은 알고리즘(algorithms)과 기능적·통계적 계산법 개발을 용이하게 할 수 있다. 기업과 사용자는 즉각적인 데이터 작업을 통해 계량기와 같은 수압 요소(hydraulic element)의 행적에 대한 실시간 정보를 수신할 수 있다.

우리는 지도에 있는 이미지나 버튼을 연동하여 요소와 상호 작용하여 원격으로 관리할 수 있다. 이러한 짧은 지연 시간 상호 연결을 통해 유틸리티 기업들은 물 효율성을 지속적으로 높일 수 있다. 기업들은 이미 더 많은 정보를 이용할 수 있도록 하기 위해 해석하기 쉬워지는 GIS의 사용을 확대하려는 움직임을 보이고 있다. 

고객 가용성 향상을 위한 추구는 업계의 새로운 GIS 활용 사례에 대한 로드맵(roadmap)을 형성할 것이다. 기반시설에서 무슨 일이 일어나고 있는지 정확히 안다면 물을 더 지능적으로 사용하고 미래에 대해 더 정확한 예측을 할 수 있을 것이다.

[『워터저널』 2022년 3월호에 게재]