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스마트 건물과 도시의 화재 안전을 위한
IoT 기술

도시와 건물은 기본적으로 안전해야 한다. 도시건물 고층화·밀집화 현상에 따른 인명 피해나 재산 손실을 최소화하고, 화재 예방을 위한 다양한 유형의 화재 상황을 신속하고 효과적으로 해결하는 건 이제 필수다.

그러나 도시는 교통난 등으로 비상 상황에 바로 대응하기 어려운 구조로 이뤄져 있다. 지역 대응력과 준비성이 매우 중요한 이유다. 다행히 화재 대응에 대한 효과와 속도를 향상하는 기술은 나날이 발전하고 있다. 이를 활용해 고층 건물의 밀집화나 도시 스프롤 현상(urban sprawls)을 겪는 현 상황을 딛고 보다 체계적이고 표준화한 방식의 스마트 도시로 발전해야 한다.

1. 기술 발전

최근 기술 발전을 통해 미래 스마트 건물과 도시 안전 문제에 대해 다음과 같이 다양한 개선방식을 고려해 볼 수 있었다.

1) 인터넷 연결성과 대역폭에 대한 폭발적인 성장과 용이한 접근
인터넷은 여러 데이터가 즉각적으로 의사소통할 수 있는 장치다. 4G, LTE 기술 등의 무선 기술 발달로 인터넷과 대역폭은 도시·비도시 지역 모두와 접근 가능한 경제적 기술로 자리매김했다. 따라서 이번 호에선 이 같은 특징을 가진 IoT(Internet of Things, 사물인터넷) 기술에 대해서 중점적으로 살펴보려고 한다.
2) 알림 기능이 가능한 스마트폰과 태블릿의 보편성
스마트폰과 태블릿 등 인터넷이 가능한 기기를 사용하는 이들은 필요한 정보를 시의적절하게 이용할 수 있다. 이러한 장치는 화재 안전에도 경제적으로 활용할 수 있으며, 실제로 사용자가 급속도로 증가하고 있다. 안드로이드와 iOS 기반의 통보는 기존 방식과 더불어 이메일, SMS 등의 기반 시스템을 함께 활용할 수 있고, 긴급 상황 발생 시 의사소통을 위해 반복적으로 정보를 제공해 긴급 상황에 필수 요소로 제 몫을 다한다.
3) IoT 센서 등 무선기술의 발전
화재를 빠르고 신뢰성 있게 감지하는 기능은 화재 안전을 위해 특히 중요하다. 최근 기술 발전으로 RF(Radio Frequency, 무선 주파수)를 이용하여 의사소통할 수 있는 센서가 개발되었다. 따라서 배터리를 장기간 사용하는 건 물론, 그 상태를 알려주며 기능에 대해서도 쉽게 확인할 수 있어 유지 관리가 쉬워지고 오작동이 줄었다.
4) 클라우드 기반 애플리케이션과 데이터 저장에 대한 경제적 접근
대형 네트워크는 그에 맞는 크기의 애플리케이션과 데이터 저장용량을 필요로 한다. 다양한 클라우드 서비스를 개발하면서 센서 상태 감시를 비롯해 최초 대응자나 사용자에게 필요한 정보를 제공하는 데 경제적 선택을 할 수 있다.
5) CAFM(컴퓨터기반시설관리), BIM(건물정보모델링), VR(가상현실) 등의 기술을 통한 효율적 건물 관리
건물도면, 건물자산정보, 소방장비, 피난계획, 재실자 정보 등 건물에 대한 정확한 정보는 현장의 초기대응자나 비상대응 관계자에게 매우 중요하다. CAFM, BIM, VR 등은 시설 관리자의 일상적 운영부터 비상대응 상황에 이르기까지 다양한 목적을 위해 사용하는 정보를 저장하고 제공하는 기술이다.

2. 화재 안전을 위한 IoT 기반 시스템

앞서 소개한 기술을 상호 보완해 사용하면 건물과 도시를 더욱 스마트하고 안전하게 지킬 수 있다. IoT 시스템의 일반적인 구성은 <그림 1>에서 확인할 수 있다. 시스템은 일반적으로 화재 패널 시스템, 연기, 가스유출, 온도에 대한 센서 등 화재를 실제 감지하는 하드웨어로 구성한다. 또한 RS485나 CAT6 케이블링과 같은 유선기기와 무선 RF 신호의 형태를 통해 통신하는 하드웨어 구성이 있다. 이는 일반적으로 노드, 허브, 게이트웨이 등으로 불리는 하드웨어다.

<그림 1> IoT 시스템 구성

일반적으로 이는 유무선 기기를 통해 인터넷에 연결한다. IP 프로토콜을 사용해 클라우드 애플리케이션 서버와 통신하고 화재 패널이나 연결된 감지기를 통해 감지한 상황을 통신한다. 시스템 상태는 지속해서 점검해 클라우드 서버에 보고한다. 이 상태가 정상적이어야 화재 예방에 유용하기 때문에 상태 모니터링 활동은 화재 상황 자체를 지켜보는 일과 같이 중요하다. 따라서 사건 상황 자체와 더불어 ▲센서 또는 패널의 배터리 잔량 ▲센서와 게이트웨이/노드 간의 RF 연동성·연결성 ▲게이트웨이/노드에서 인터넷 이용가능성과 같은 다양한 측면 고려 등을 특히 눈여겨봐야 한다.

클라우드 서버는 각종 상황과 기기 상태 정보, 센서와 패널이 있는 건물 정보 등을 보관한다. 주로 평면도, 피난계획, 건물자산, 소방기기, 소방감사, 재실자, 감시 카메라 정보 등에 대한 내용이다. 이는 특정 감지기 정보와 연결해 화재 발생 시 초기 대응자와 재실자가 상황을 인지하고 인명 피해와 재산 손실을 줄이는 데 영향력 있는 정보로 활용할 수 있다.

또, 클라우드 서버 애플리케이션은 영향권 내의 사람들에게 통신을 전하는 기능을 한다. 주로 애플리케이션, 이메일, SMS, PA 시스템 등으로 통신한다. 의사소통 도구는 비상상황이나 사건이 전개되는 방식에 기반해 애플리케이션 담당자가 개입할 수 있다.

초기대응자와 재실자는 스마트 애플리케이션, 애플리케이션 기반 브라우저, 하드키오스크 등을 통해 클라우드 서버에 접근하여 관련 정보를 파악할 수 있다. 기기가 없을 경우를 대비해서 SMS 메시지나 PA시스템을 통해 최대한 모든 사람이 관련 정보를 수신할 수 있도록 범위는 폭넓게 설정한다.

<그림 2> 시스템 내의 화재 감시·제어 요소

이러한 구성은 화재감지·패널 기능 외에 다른 역할을 할 수 있다. <그림 2>에선 시스템 내에서 함께 연결해 사용할 수 있는 요소를 보여준다. 감지 기능 외에 카메라, 모션 감지기 등의 장치로 특정 구역 화재나 사람들의 이동을 확인하고 여러 장면의 통합 뷰를 통해 화재 대응·구조에 이용하는 확인 기능으로 활용할 수 있다, 또한 펌프, 모터, 승강기, 환기시스템 등과 같은 건물 소방설비의 상태에 대해 종합적으로 판단하고 통제하는 기능도 부여한다.

<그림 3> 중앙화한 화재 감지 플랫폼

따라서 개인, 건물 관리자, 소방기관 등과 같은 다양한 대상을 중심으로 기능할 수 있으며 지리적 제약을 넘어 사용할 수 있다. 또, 감지 정보의 모니터링을 위해 정보를 지리적으로 통합하거나 분리한다. <그림 3>에서는 비상상황이 발생한 지역의 폭넓은 범위를 관찰하는 중앙 모니터링 플랫폼의 사례를 볼 수 있다.

<그림 4> 플랫폼을 통한 비상 상황 대응 메시지 전달

이 플랫폼은 긴급 상황 발생 시 보다 효율적이고 효과적으로 대처하기 위한 수단으로 쓸 수 있다. <그림 4>에선 비상상황 발생과 감지기에 의한 시스템 통신으로 대응해야 할 사람들에게 액션메뉴(대응메시지)를 전달하는 사례를 볼 수 있다. 액션 메뉴에는 평면·배치도에서 화재 발생지점에 대한 정보, 지상 조건, 화재 확인을 위한 카메라 촬영정보, 이메일, SMS, PA 시스템을 통한 위험구역 통보, 화재 피난계획, 기타 정보 등을 담을 수 있다.

이는 소방관이나 기타 대응자가 제대로 대응할 수 있도록 도와주는 정보의 예시다. 또한 이 시스템으로 소방검사 정보와 함께 자산 보호와 재실자 정보를 관리할 수 있고, 화재 관련 사고 해결 및 화재 기준 준수를 보장하여 궁극적으로 화재발생 가능성을 줄일 수 있을 터다. <그림 5>는 플랫폼을 통한 다양한 데이터 정보의 저장·관리를 한 눈에 보여준다.

<그림 5> 재산, 자산, 화재감시 등의 정보를 저장하는 플랫폼

3. 결론

IoT는 감지기술에 클라우드 기반 소프트웨어와 애플리케이션을 연결하는 게이트웨이를 결합하도록 돕는다. 이는 스마트 도시, 건물, 지역사회 등의 화재 안전에 상당히 중요한 요소로 작용한다.

IoT 기반 시스템은 화재 발생 시 지리적 한계를 뛰어넘어 초기 대응자나 관계자에게 건물 자산과 재실자에 대한 정보를 전달해 화재 대응 속도와 효과성을 상당히 증진할 테다. 또한 관련 기준에 대한 불이행 사항을 확인해 비상상황 발생 자체를 감소하고, 화재 감사·검사 준수에도 중요한 역할을 하는 한편, 미래 스마트 도시를 더욱 안전하도록 보장하는 데 상당히 이바지할 걸로 기대를 모으고 있다.

글. 바버케라 ∣ 통합화재보호 기술고문

번역. 이현경 ∣ 한국소방안전원 정책연구소 연구원

출처. IFP ∣ International Fire Protection

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