도시는 전 세계 에너지의 2/3을 소비하고, 전 세계 탄소 배출량의 70%를 차지하며, 엄청난 양의 폐기물을 쏟아냅니다. 2050년까지 지구 온난화를 멈추기 위한 국가의 활동이 도시에 집중되는 이유도 바로 이 때문입니다. 도시 인구가 꾸준히 변화함에 따라 정부와 업계가 협력하여 환경 영향을 줄이고 더욱 많은 사람들에게 서비스를 제공하는 동시에 전염병, 홍수 등 다양한 위험에 탄력적인 주택 및 인프라를 건설, 운영, 유지해야 합니다.
그러려면, 어떻게 해야 할까요? 이탈리아에 위치한 디자인 혁신 기업인 Carlo Ratti Associati(CRA) 설립자이자 매사추세츠 공과대학(MIT)의 Senseable City Lab 연구소 소장인 Carlo Ratti는 데이터 중심 인사이트를 도시와 도시 운영에 더욱 효과적으로 사용할 필요가 있다고 주장합니다.
Ratti는 “사회적 및 환경적 지속 가능성은 도시의 최우선 과제가 되어야 합니다. 건축 구조물에 센서와 인공 지능(AI)을 탑재한다면 사람의 요청에 실시간으로 응답할 수 있기 때문에 디지털 기술은 ‘살아 움직이는’ 도시를 건설할 수 있는 잠재력을 가지고 있습니다. 센서가 내장된 장치 역시 건물과 자연의 통합을 실현하는데 도움이 됩니다”라고 말했습니다.
클라우드 기반 협업 플랫폼 기술과 3D 버추얼 트윈은 건설 환경과 자연 환경의 통합에 없어서는 안 될 요소 입니다. 도시의 3D 버추얼 트윈은 기하학, 지형, 인구 통계 모빌리티 및 상태 데이터를 기반으로 한 지능형 디지털 모델입니다. 이 지능형 디지털 모델은 다양한 분야에서 모든 이해관계자들이 협업을 통해 도시를 이해, 탐구, 시뮬레이션, 계획을 하기 위한 기초로 기능합니다. 이해관계자들은 도시의 버추얼 트윈을 서로 공유하고 협력함으로써 설계부터, 시공, 운영, 철거 및 자재 재활용에 이르는 각 단계마다 자신의 선택이 미치는 영향을 고려하여 지속 가능성 솔루션을 공동 개발할 수 있습니다.
공간과 시간, 그리고 지속 가능성
Ratti는 도시의 지속 가능성 달성 잠재력을 나타내는 한 가지 지표로 COVID-19 팬데믹을 지적합니다. 예를 들어 사람들이 재택 근무를 시작하고 서로 다른 시간에 출근하여 “러시 아워”를 피하면서 교통 혼잡이 어느 정도 해소되었고 오염 농도도 줄어들었습니다.
CRA는 다양한 분야의 전문성과 기술 중에서도 특히 버추얼 트윈과 AI를 통합하여 획기적이고 지속 가능한 도시 솔루션을 설계하는 데 초점을 맞추고 있습니다. 예를 들어 핀란드의 헬싱키는 Hot Heart 프로젝트를 통해 물 위에 떠 있는 군도를 만들어 숲을 조성한 후, 대규모 저수 탱크를 설치해 이를 재생가능한 열 에너지로 변환합니다. 또한, 저장된 에너지는 추후 수요가 증가할 때 사용할 계획입니다. 이 프로젝트에서 버추얼 트윈 기술은 에너지 예측 관리 시스템의 핵심입니다. 덕분에 국가 전력망은 헬싱키의 Hot Heart를 부하 분산 용도로 사용할 수 있을 것입니다. 또한 버추얼 트윈은 기존 지역 난방 제어 시스템과 통합되어 탄소 중립과 부하 분산을 최적화하는 데도 사용될 수 있습니다.
이러한 프로젝트가 사회 및 환경 요건을 충족하려면 협업이 꼭 필요합니다.
Ratti는 “기후 변화 같이 복잡한 글로벌 과제를 해결하려면 여러 분야의 전문가들이 서로 협업하는 것 외에 다른 방법이 없습니다. 예를 들어 우리는 헬싱키의 Hot Heart 프로젝트에 적합한 솔루션을 개발하기 위해 기계 및 해상 엔지니어, 미기후(microclimate) 전문가, 경량 구조 전문가, 시각화 디자이너, 열 펌프 부품 제조업자, 에너지 및 디지털 자동화 엔지니어, 금융 애널리스트 등에게 전문적인 조언을 구했습니다”라고 설명했습니다.
가상 도시를 통한 협력
버추얼 트윈을 사용해 지속 가능성을 개선하려는 기업은 CRA 뿐만이 아닙니다.
프랑스 도시인 렌(Rennes)에서도 버추얼 트윈 기술을 사용해 이전에는 찾아볼 수 없었던 도시 계획 및 관리에 대한 협업 플랫폼을 제공하고 있습니다. “Virtual Rennes”은 지형요소, 인구이동, 상태 및 에너지 등 광범위한 데이터를 통합한 실시간 3D 트윈입니다. 액세스 권한을 가진 사람은 누구든지 클라우드 기반 협업 솔루션을 사용하여 실시간으로 협업함으로써 내부/외부 이해관계자가 도시 수명 주기의 각 단계를 관찰, 발견, 시뮬레이션을 통해 아이디어를 얻을 수 있습니다.
Rennes의 공공 기관인 Rennes Métropole에서 고등 교육, 연구 및 혁신 부문 차관을 맡고 있는 Isabelle Pellerin은 “복잡한 도시 문제를 해결하려면 지역 내 모든 이해 관계자들과 협력해야 했습니다. 이러한 가운데 3D 모델은 도시의 디지털 트윈으로써, 다른 도시와 지역 시스템에 데이터베이스를 연결하고, 공공 및 민간 기업 그리고 시민들의 협력을 가능케 했습니다”라고 강조했습니다.
Virtual Rennes은 새로운 건설 계획이 기존 건물의 일조권에 미치는 영향, 향후 조경 수목의 생장 예측을 통한 조경 평가, 주변 소음 모델링 등, 여러 프로젝트에 활용됐습니다.
Rennes Métropole에서 SIG 팀장으로 재직 중인 Cécile Tamoudi는 “오늘날 3D 모델은 다양한 유형의 데이터를 참조하여 공공 정책을 개발, 모니터링 및 평가하도록 지원하는 플랫폼으로 자리 잡았습니다. 이 지역의 기후-공기-에너지 계획에 대한 측정 결과가 대기질에 어떤 영향을 미치는지, 방수 처리된 바닥의 표면적은 얼마나 되는지, 이러한 개발이 생물 다양성에 어떤 영향을 미치는지에 대해 확인할 수 있습니다."라고 말했습니다.
제로 에너지 싱가포르를 향해
싱가포르 섬에서도, 협업은 제로 에너지 건설 환경을 위한 핵심으로 자리 잡았습니다. 가상 3D 모델은, 정부 부처, 연구원들이 환경 데이터를 활용해 도시 계획, 애플리케이션 개발 및 컨셉 테스트를 진행하고, 지속 가능한 선택을 하기 위한 플랫폼으로 사용되고 있습니다. 에너지 사용 감소와 에너지 효율 개선은 싱가포르의 장기 비전에서 빼놓을 수 없는 요소입니다. 싱가포르 건설청(BCA)은 시행사들이 올바른 선택을 할 수 있도록 종합 프레임워크인 Green Mark 인증 제도와 함께 건물의 환경 성과에 대한 평가 지침을 제공하고 있습니다. 또한 제로 에너지 여정을 시작하는 중요한 디딤돌로서 가장 높은 성과를 보이는 건물에 SLE(Super Low Energy) 건물 인증을 부여합니다.
건축가, 감정사, 환경운동가로 활동하고 있는 BCA의 SLE 건물부 사무관 Benjamin Towell은 “우리는 SLE 인증을 부여하면서, 사람들이 에너지 사용에 주목하게 하고 있습니다. 절대 사용량을 줄이면 오늘날 배출되는 탄소 감축에도 효과가 있기 때문입니다. 이를 통해 현재 대기 중의 탄소를 줄일 수 있는 기술 및 방법을 연구하는 동안, 기후변화의 속도를 늦출 수 있습니다”라고 말했습니다.
BCA 평가사들은 억압적인 것이 아닌, 건설적인 정책과 규정을 위해 프로젝트 이해관계자들과 상담하며 모범 사례와 권장안을 제공하여 시공사들이 필요한 표준을 따를 수 있도록 지원하고, 에너지 모델을 검토하여 시행사에게 에너지 사용량 감축을 통한 비용 절감 방법을 설명합니다. 이러한 조치들은 Towell이 지속 가능성을 구현하는 데 반드시 필요하다고 믿고 있는 사고의 전환을 잘 보여주고 있습니다.
Towell은 “전 세계에는 오늘날의 분위기에 발맞춘 강력한 정책이 이미 많이 있습니다. 그러나 이제는 조치와 성과에 초점을 맞출 필요가 있습니다. 결과와 성과는 모두 중요하지만 여기에 도달하기 위해 이해관계자가 선택하는 길은 저마다 다를 수 있습니다. 따라서 우리는 다양한 이해관계자와 협력하여 기존 건설 프로젝트 팀 사이에 존재하는 사일로를 허물고 있으며, Green Mark 등급을 부여하여 프로젝트를 뒷받침할 공통 체계로 사용하고 있습니다”라고 설명했습니다.
성과를 기반으로 기술을 결합하면 공통 체계를 만드는 데도 효과적입니다.
Towell은 “디지털 기술은 성과를 만들어내는 사람들이 협업할 때 매우 큰 이점을 가져다줄 수 있습니다. 가상 세계에서 아이디어를 모델링하여 실제 세계보다 더욱 빠르게 데이터를 처리하고, 자신의 사고를 정량화하고, 설계를 테스트할 수 있기 때문입니다. 예를 들어 한 소규모 건축 회사가 건물 정보 모델링을 사용해 전체 건물을 3D 모델로 매우 세밀하게 제작했다고 가정하겠습니다. 이러한 3D 모델에서는 단면을 절단하여 화재 비상구, 화재 경보기, 시각 경보기가 어디에 있는지 확인할 뿐만 아니라 이러한 세부 정보를 도면에 2D 기호로 붙여넣을 수도 있습니다. 이렇게 만들어진 모델은 시공사, 고객, 평가사들이 완벽하게 이해하여 작업하는 데도 수월합니다”라고 말했습니다.
세상의 통합
지속 가능하고 탄력적인 도시는 최종적으로 건설과 자연 환경 사이에 파트너십을 생성합니다. 이런 파트너십은 관련된 내용을 비롯해 제안에 따라 내용을 변경했을 때 삶의 질에 미치는 영향에 대해 다각적으로 알고 있어야만 구현할 수 있는 융합을 의미합니다. 전 세계 도시에서 클라우드 기반 협업 플랫폼을 기반으로 구현되는 버추얼 트윈 기술은 필요한 정보를 완전하고 다각적으로 인지하는 데 필요한 통찰력, 암묵적인 이해, 시스템 수준 분석을 지원합니다.
Towell은 “사용자는 자신의 프로세스에 적합한 기술 도구가 무엇인지, 그리고 도구를 사용해 성과를 높이는 데 필요한 프로세스가 무엇인지 구체적으로 알 수 있어야 합니다. 이는 조직의 규모가 아니라 전문적인 지식과 역량으로 이어집니다. 이런식으로 기술을 활용할 수 있는 사용자라면 향후 경제에서 더욱 유리한 위치에 올라서게 될 것입니다”라고 말했습니다.
Ratti는 도시의 지속 가능성과 탄력성은 기술에 초점을 맞춘 ‘스마트 시티’ 개념보다는 더욱 넓은 의미에서 환경적으로나 사회적으로 민감하게 반응하는 도시, 기술을 사용해서 지능적이고 포괄적으로 운영되는 도시 개념에 관련있다고 말했습니다.
“우리는 도시를 인간적 측면에 초점을 맞추려고 합니다. 기술이 새로운 수요를 만들어서는 안 됩니다. 기술은 오늘날 인간이 원하는 목적을 달성하도록 지원하는 역할을 해야 합니다. 바로 이점이 최신기술을 도시에 활용할 수 있는 방법입니다. 이제는 시민의 참여는 물론이고 버추얼 트윈 같은 디지털 기술을 이용하여 도시를 더욱 살기 좋고 매력적인 곳으로 만들 수 있습니다.”
건물 시공 및 운영이 차지하는 비중:
· 전 세계 에너지 소비량의 35%
· 전 세계 에너지 관련 CO2 배출량의 38%
· 전 세계 전기 소비량의 약 55%
출처: UNEP (United Nations Environment Programme), 2020 Global Status Report
for Buildings and Construction
