과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국지능정보사회진흥원(NIA, 원장 황종성)이 공공분야에 인공지능(AI), 로봇, 확장가상세계 등 디지털 신기술을 적용해 행정 효율을 높이고 국민안전 향상과 편익 증진에 나서고 있다. 국민이 체감할 수 있는 공공서비스 혁신을 지원하는 선도 실증사업을 추진하고 있는 것이다. 이는 디지털 신기술 촉진과 융합서비스 신시장을 창출하는 한편 공공이 민간산업 성장의 마중물 역할을 할 수 있다는 점에서 '일석이조' 효과가 기대된다.
16일 산업계 등에 따르면 이 사업은 '디지털 공공서비스 혁신 과제'라는 이름으로 2013년부터 추진되고 있다. 올해는 7개 과제를 선정해 과제당 15억원 내외를 지원한다. 특히 7개 과제중 취수원부터 수도꼭지까지 수돗물을 안전하게 공급하는 전 과정을 디지털화하는 과제가 주목받고 있다. 시범 운영과 실증도 함께 추진한다.
작년에는 취수원~정수장까지를 대상으로 했다. 올해는 정수장 이후부터 수도꼭지가 대상이다. 특히 작년 과제는 '에코로봇' 같은 신기술을 활용해 AI기반 수질예측시스템을 구축하는 것이 초점이였는데 한국수자원공사 중장기 경영계획과 환경부 녹조 종합 대책에 포함, 전국으로 확산할 전망이다.
NIA 관계자는 "이번 과제 추진으로 AI 기반의 과학적 수돗물 관리가 가능해질 것"이라면서 "국정과제 달성과 디지털플랫폼정부(DPG) 구현에도 적극 부응하는 과제"라고 설명했다. 이어 "이번 사업은 중앙정부와 지방행정기관, 공공기관을 대상으로 공모를 통해 국민 체감도가 높은 과제를 발굴하고 정부 정책(데이터개방·클라우드·지능화)을 반영해 추진하고 있다"면서 "수요조사(공모) 후 심의를 거쳐 과제와 주관기관을 선정했다. 이후 사업 내용을 보완하고 확정해 3자 계약방식으로 조달발주를 했고 수행 사업자가 선정됐다"고 덧붙엿다.
2022년 수행사업자는 위세아이텍과 에코피스가, 2023년 수행사업자는 마인드원이 각각 선정됐다. 작년에는 'AI기반 대청댐수계(水系) 수질예측서비스 개발'을 시행했고 올해는 '지능형 수돗물 안전 플랫폼'을 구축한다.
■ AI기반 대청댐수계 수질예측서비스...2022년 시행
이 사업은 AI기반 대청댐수계 수질예측서비스를 구현해 수질정보를 실시간으로 공유하거나 분석 및 예측하는 자동화 시스템을 구현하는 것이다. 상수원의 수질 이상 현상이 과거와 다른 패턴으로 발생함에 따라 취수원 수질관리에 대한 기관간 협업 및 새로운 대응 방안 마련이 필요한 실정이다.
보통 상수원 수질은 계절적 특성이 뚜렷해 기존엔 경험에 기반해 대응이 가능했지만 최근에는 기후변화에 따라 예측 및 관리가 한계에 봉착했다는 진단이다. 실제 동일한 상수원을 활용하는 경우에도 광역상수도-지방상수도 혹은 지자체 간 개별로 관리하면서 행정 비효율이 발생했다. 특히 대청댐 수계는 하나의 단일 수계임에도 수자원공사와 지자체간 개별 관리로 수돗물 이상수질 발생시 신속 및 정확한 대응이 불가능했다.
이에 과기정통부와 NIA는 이 문제를 통합모니터링 시스템과 AI기반 수질 예측, 의사결정 지원 시스템 구현으로 해결했다. 통합 모니터링은 4개 기관(한국수자원공사, 대전광역시, 청주시, 공주시)이 관리중인 상수원 수질 및 취·정수장의 수돗물 관리정보(pH, 탁도, 잔류염소, 알카리도, 생물경보, 조류, 망간, 유기물(TOC), 영양염류 등)를 실시간 모니터링 하기 위해 통합시스템을 구축하는 것이다.
대청호 및 대청댐 수계 5개 취수장과 10개 정수장을 대상으로 센서데이터 네트워크 맵을 구축는데, 특히 상수원에서 발생하는 녹조 등의 이상물질을 모니터링 및 제거하는 자율주행장비 '에코봇'을 도입해 수질을 자동 측정했다. 또 AI기반 수질예측을 위해 내·외부 데이터를 활용한 수질 학습데이터를 구축해 구성하고 실시간 예측과 대응을 위한 최적의 수질예측 알고리즘을 개발하는 한편 3개 취수지점 대상 9개 항목을 예측하는 모델 개발 과 일일 및 주간 예보를 자동화했다. 이외에 이상수질 발생 시 자동 알림 및 시설 관리자들이 상황별 신속 대응이 가능한 시나리오 기반 의사결정 시스템도 개발했다.
사업 성과는 컸다. 우선 K-water가 중장기 전략경영계획(’23~27)'에 ‘취수원 수질예측시스템을 확대해 반영할 예정이고 팔당호 확산(2024년)을 위한 세부계획을 수립중이다. 또 유망 솔루션 성장에도 도움을 줬는데 환경부 녹조종합 대책(’23.6)에 이번 사업에 사용한 '에코로봇'이 포함, 전국으로 확산할 전망이다.
'에코봇'은 AI와 빅데이터, 로봇 기술을 융합해 만든 장비(디바이스)다. 오염지역을 혼자 돌아다니며 실시간으로 수질을 측정하는 한편 현장을 모니터링해 수질을 정화한다. '에코로봇' 보급도 늘어났다. 작년에 1대, 올해 4대에 이어 내년에 10여대 이상이 도입될 전망이다. '에코로봇'을 만든 기업(에코피스) 매출도 상승세다. 2022년 27억원에서 올해 70억원을 예상하고 있다. 나아가 해외진출도 협의중인 것으로 알려졌다. 뿐만 아니라 상수원 관리에도 연계된다. 대청호 녹조대응센터(K-water 자체구축 중)에서 시범사업을 위해 개발한 상수원·취수원 수질예측데이터와 에코로봇을 연계한다. NIA는 "이런 성과에 힘입어 AI기반 취수원 수질 예측시스템 사업이 과기정통부가 주관한 '2023년 정부혁신 우수사례 10건'에 포함됐다"고 밝혔다.
■ 올해엔 '지능형 수돗물 안전 플랫폼' 개발
수돗물을 공급하는 과정 중 정수장 이후부터 수도꼭지간 수질과 누수를 과학적으로 관리하는 지능형 수돗물 안전 플랫폼을 구축하는 사업이다. 이 사업을 추진한 배경에는 기후변화와 연이은 수돗물 사고가 있다. 수돗물 안전에 위협이 발생함에 따라 국민 신뢰도 저하와 사회적 비용이 발생했다. 실제, 기후변화를 보면 빈번한 가뭄에 따른 취수원 변화로 수돗물 공급 차질과 저수위 취수에 따른 수질 악화 등이 발생, 수돗물 안전 전반에 위협이 발생했다.
이는 데이터로도 확인된다. 2022년과 2023년 호남권에서, 또 2019~2021년 강원권, 2015~2017년 충청 서부권 등 매년 가뭄에 따른 위험지역이 발생했다. 수질사고를 봐도 적수와 탁수 등 수돗물 사고에 따른 국민 수돗물 신뢰 저하와 막대한 사회적 비용이 발생했다. 2004~2020년간 발생한 상수도 사고 310건 중 관로사고는 56.5%로 누수와 수질 사고로 이어지는 경우가 다수다.
2020년 환경부 국정감사에 따르면, 현재 우리 사회는 수돗물 미음용으로 정수기와 먹는샘물에 투입하는 사회 비용이 매년 2조원 이상이다. 수질·누수 중심의 체계적·과학적인 수돗물 관리와 급증하는 수돗물 민원의 신속한 대응을 위한 '지능형 수돗물 안전 플랫폼' 구축이 절실한 상황인 것이다. 이에 과기정통부와 NIA는 통합 모니터링 시스템을 구축해 기존의 개별 시스템을 GIS기반으로 통합 및 연계, 다양한 문제를 해결할 수 있는 '지능형 수돗물 안전 플랫폼'을 선보일 예정이다.
수돗물과 관련한 수질, 민원, 사고, 운영 데이터를 지리정보시스템(GIS) 기반으로 통합하고 분석해 사고와 민원의 고위험지역을 판별하는 통합플랫폼을 구축할 예정이다. 이를 위해 예상 위험도를 모델링하고 시각화해 수도관 세척과 교체 진단의 의사결정에 활용하는 ‘관망 수질 위험지도(Risk Map)'를 만든다.
AI기반 누수탐지 시스템도 구축한다. 전문인력 현장 탐사 와 경험에 의존하던 기존 누수탐지와 진단 방식을 AI기반으로 개선하는 것이다. AI기반 누수진단 방식은 이렇다. 관망 내 IoT디바이스로 누수음을 수집하고 이를 클라우드로 송신, 데이터를 알고리즘으로 분석한다. 여기에 실시간 민원대응 시스템을 완성, 현장과 시스템 간 단절된 민원처리시스템을 통합 데이터·모바일 APP 기반의 신속한 민원 대응 프로세스로 개편한다.
이번 '지능형 수돗물 안전 플랫폼'의 정량적 효과를 보면, 국민 수돗물 음용 비중을 높여 일회용 병입수와 정수기 사용을 줄이는 효과가 있다. 이는 연간 2조원 이상의 사회적 비용과 국가 탄소배출량도 절감해준다. 여기에 정성적 효과로 상수도 공급과정 중 발생하는 수돗물 품질 이상을 종합적으로 모니터링, 신속한 대응이 가능해 고객만족도를 높일 수 있다.
작년에 시행한 'AI기반 대청댐수계 수질예측서비스 개발 사업'은 주관기관으로 한국수자원공사(대표)와 대전광역시, 청주시, 공주시가 참여했다. 작년 6월말부터 12월말까지 사업을 진행했다. 상수원·취수장·정수장의 통합 모니터링 시스템을 구축하고 AI기반 수질예측 서비스와 이상수질 확산 시나리오 기반 의사결정 지원시스템을 구현했다.
이어 올해는 '지능형 수돗물 안전 플랫폼 개발'이란 이름으로 지난 7월말부터 사업이 진행중이다. 종료는 오는 12월말이다. 수돗물 서비스 과정 중 정수장 이후 ‘공급과정~수도꼭지’ 구간 수질과 누수를 과학적으로 관리하는 지능형 수돗물 안전 플랫폼을 구축하는 것이다. 구체적으로 ▲GIS기반 데이터 통합 모니터링 체계 구축 ▲관망 관리 수질 리스크 맵(Risk Map) 개발 ▲Al기반 관로 누수탐지 디지털 솔루션 개발 및 적용 ▲공공서비스 APP 개발 모바일서비스 사업 등을 추진한다. 특히 예천군, 논산시, 부여군 등 세 지역에 실증을해 완성도를 높일 예정이다.
