IP Wall 시스템 기술 및 적용사례

오늘날 교통, 방범, 소방, 기상, 의료, 전력, 통신 등 다양한 분야에서 현장 및 시스템의 문제 발생 여부를 신속히 파악해, 적절한 조치를 취할 수 있는 관제 서비스 시스템을 구축해 운영하고 있다. 이러한 관제 서비스 시스템은 감시 카메라 영상, 감시 현황 및 수집 데이터에 대한 분석 통계 화면, 유관 기관, 공중파 및 인터넷 정보 및 영상 등이 모두 취합되고 공유되는 중앙 허브의 역할을 수행하고 있다.

김 수 동┃누리콘 대표이사(sdkim@nuricon.co.kr)

관제 시스템을 운영하는 공간에는 공통적으로 영상 전시 환경이 구성된다. 대형 LCD/DLP 수개~수십 개를 배치한 ‘비디오 월’용 전용 대형 디스플레이와 이 디스플레이에 상황실에 배치된 각종 PC 화면 및 수집되는 다양한 영상들을 표출하는 영상 표출 장비로 구성된다. 기존의 환경에서는 영상전시 환경을 구성하기 위해 RGB, DVI, Video 등 영상 종류에 따라 각종 Matrix Switcher와 Wall Controller를 설치하고, 필요에 따라 영상 분배기, 스케일러, 증폭기 등을 설치했다. 이러한 Hardwire 방식에서는 각각의 장비 간 일일이 영상케이블을 연결해야만 하며, 영상 케이블 특성 상 신호 감쇄로 인한 거리 제약(20~30m)으로 원거리 전송을 위해서는 별도의 광변환기 및 분기 장비로 인해 비용이 급상승하는 문제가 있었다. 이를 해결하기 위해 고안된 것이 IP Wall이다.

비디오 월의 새로운 대안, IP Wall

IP Wall은 이러한 영상 관제 서비스에서 각종 영상 및 자료들을 통합관제용 전용코덱을 이용 네트워크를 통해 실시간으로 전달받아 대형 디스플레이로 표출하고 네트워크로 공유하는 능력까지 제공하는 비디오 월 시스템이다. 통합 서버와 간단한 소프트웨어 설치만으로 기존의 복잡한 구성을 완전히 대체했으며, 전송 인프라를 기존의 네트워크를 그대로 이용함으로써 단말기 추가, 확장에 유연하게 대처할 수 있을 뿐만 아니라, 거리나 지역적 제한 없이 유관/협력 기관과 네트워크를 통한 영상 공유가 가능하게 됐다.

또한, 디지털 방식의 영상 전송으로 선명한 화질을 제공하고, 화질 변환으로 인한 열화 증상이 없으며, 장비 구성이 간단해 장애 발생 확률이 낮고 유지관리가 용이하다. 결론적으로 IP Wall은 그 기반 인프라 자체를 IP 방식으로 변경함으로써 영상 관제 서비스의 거리 공간 제약을 없애는 질적인 변환과 동시에 시스템의 경제성, 단순성, 확장성 및 유지보수성을 비약적으로 향상시키는 효과를 제공한다는 것이다.

IP Wall의 기능

IP Wall은 네트워크를 중심으로 다양한 영상 기기(PC, CCTV, TV, 모바일기기)로부터 별도의 영상 케이블 없이 네트워크를 통해 실시간으로 영상을 입력받아, 이를 다수의 모니터로 구성된 대형 멀티스크린(비디오 월)에 사용자의 필요에 따라 자유자재로 표출함과 동시에 네트워크로 연결된 타 사용자에 분배하는 기능을 제공한다. 네트워크 영상전송 기술에 기반을 둠으로써 영상의 전송에 있어 거리와 물리적 케이블 공사 제약에서 벗어나면서도 기존 영상 장비들이 가진 버퍼링 지연, PC 부하량 및 대규모 그래픽 신호의 입출력 문제를 통합관제용 전용코덱 기술을 통해 해결함으로써, 기존 전시 장비와 공유 장비의 능력을 동시에 제공할 수 있다.

핵심기술

IP Wall의 핵심은 무엇보다 소프트웨어 기술이다. 대용량 멀티 디스플레이 환경에 최적화된 전용 코덱이 필요하며, 이와 함께 표준데이터 형식을 지원해 외부 호환성에 문제가 없어야 한다. 인코딩 성능은 SW 인코딩 방식으로 Full Frame을 지원하면서도 CPU 부하가 최대 5%를 넘지 않는 수준에서 실시간 처리가 가능해야 한다. 현재 시장에서 네트워크 기반 영상제품이라고 주장하는 몇몇 제품의 경우 SW 인코딩 기술에서 선도업체와 큰 기술격차를 보이고 있다. 제품에 따라 SW 인코딩 성능의 부족으로 인해 하드웨어 인코더를 사용하거나 하드와이어 제품에 일부 네트워크 입력을 허용하는 하이브리드 방식을 사용하는 등 진정한 의미의 네트워크 기반 영상제품이라고 인정하기 어려운 실정이다.

주요 구축 사례

운하통제센터

OO상황실은 운하와 터미널 지역의 갑문관리, 유수 소통, 홍수예보, 물관리 등 운하 운영을 위한 통제 감시 업무와 방범 모니터링 및 재해 예방을 위한 CCTV 관제 센터의 기능을 종합적으로 수행하는 관제 센터이다. 이를 위해 상황실의 고화질 대형 디스플레이에 부합하는 우수한 화질 제공과 Full HD 이상의 고해상도 GIS 어플리케이션 원본 해상도 표출 성능이 요구됐으나 최초 도입 검토 됐던 Hardwire 방식의 월 컨트롤러의 경우 PC와 비디오 월간 거리 이격에 따른 기존 RGB Cable의 신호 감쇄 증상으로 비디오 월 표출 영상에서 발생하는 색 번짐 현상이 발생해 고객 불만이 제기됐다. 이에 긴급히 IP Wall을 설치해 기존 제품과 비교 결과 화질의 선명도에서 현격한 차이가 확인돼 IP Wall 도입이 결정됐다.

OO상황실에 도입된 ViewFlex 시스템은 입력 채널로서 PC 화면, GIS 어플리케이션, 웹 어플케이션, 파워포인트 파일, 동영상 파일 등 PC 모니터 이외의 다양한 프로그램 및 멀티미디어 콘텐츠를 IP Wall Server가 직접 입력받아 표출할 수 있도록 했다. PC화면은 해당 PC에 설치된 Agent 소프트웨어가 비디오 메모리 영상을 직접 복제해 ViewFlex Server로 전송하도록 구성했다. Agent 소프트웨어의 뛰어난 PC 자원 점유율 최소화 성능과 다중 모니터 지원 기능을 이용해 트리플 모니터의 영상도 비디오 월에 직접 표출할 수 있도록 구성했다. 영상 전송 전체 구간이 네트워크 기반으로 변경돼 색번짐 현상을 원천적으로 차단해 현저한 화질 개선 효과를 제공했다.

또한, 원본 영상과 표출 영상을 비교해 자동 제공되는 영상스케일링 기능 외에 사용자 지정 영상에 대해 제공하는 화질 보정 기능으로 극심한 종횡비 변경이나 영상 크기 변경에도 모니터링 화면의 가독성을 보장할 수 있게 됐다.

OO상황실은 100여 명의 관제 요원들이 전국을 대상으로 8시간 3교대로 24시간 실시간 상황을 통제하는 종합 관제센터이다. 전화선, 무선망 서버, 인터넷 라인, 핫라인 신호 등을 스마트폰, 무전기, PC 등 다양한 방법으로 관제해 지역 블루마스터 및 패트롤카에 출동 지령을 통제하는 곳이다. 기존 Hardwire 방식을 적용할 경우 상황실 규모를 고려할 때 수 km에 이르는 영상케이블 설치와 분배기, 증폭기 등 각종 자재류에 대한 소요가 발생될 것이 예상되므로, 이를 해결하기 위해 IP 기반의 비디오 월 구성을 고려했다. 그러나 다국적기업인 해외 본사와 직접 연결되는 기존 내부망 네트워크 설비에 IP Wall을 적용할 경우 이에 따른 네트워크 보안과 트래픽 부하 위험 그리고, 저사양 XP 운영체제 PC에 Agent S/W를 설치 운용하는데 따른 PC 성능 저하 위험을 제거하는 것이 큰 관심사항으로 대두됐다.

이에 해당 업체에서는 네트워크 보안성, 자체 보호 기능, PC 부하 최소화, 네트워크 트래픽 최소화 요구사항을 충족할 수 있는 제품을 탐색하고 누리콘의 ViewFlex를 확인하게 돼 제품의 보안성, 성능, 안정성에 대한 영상 설비팀, 전산팀, 보안팀의 종합적인 검토 검증 절차를 거친 후, 이를 종합상황실 영상 솔루션으로 선정했다.

이곳에 설치된 ViewFlex는 임베디드 기반 어플라이언스 서버 클라이언트 구조로 구성돼 있어, 사용자 실수나 악의적인 목적으로 인해 시스템이 손상되더라도 장비의 원터치 복구 버튼을 이용해 언제든지 정상 상태로 복원될 수 있도록 구성됐다. 또한, 영상 전송 체계에 대한 접근은 국가 공인 암호알고리즘이 적용돼 있어 영상 데이터에 대한 보안성을 제공하도록 구성됐다. 서버에 구성된 네트워크 포트는 각각 다른 대역에 존재하는 Agent로부터 영상을 전송받으면서도, ViewFlex 영상 트래픽을 제외한 모든 접속을 차단해, 네트워크 보안을 보장했다.

ViewFlex의 Agent를 운영하더라도 컴퓨터 바이러스 수준의 최소화된 PC 자원 사용량으로 운용자가 프로그램 작동 여부를 감지하지 못할 정도의 운용 효율성을 제공했다. 최소화된 영상 데이터 트래픽으로 10/100Mbps 스위칭허브로 구성된 상황실 기존 네트워크 인프라를 그대로 활용하면서도 안정적이고 신뢰성 있는 시스템 운영이 가능하게 했다.

지자체 CCTV 통합관제센터

OO구 CCTV 관제센터는 구 전역에 설치된 400여대의 CCTV를 연결해 한 곳에서 24시간으로 모니터링 요원들이 관제 업무를 수행하기 위한 시스템이다. 최초 사업 진행 과정에서 수행 업체의 부도로 인해 사업이 중단돼 파행을 겪다가 긴급히 사업자를 재선정해 진행된 사업으로 무엇보다 제품의 신뢰성과 경제성이 중요한 문제로 대두됐다.

기존 설계 개념은 멀티모니터 서버의 병렬 구성 방식으로 여러 대의 서버 설치한 후, 각 서버에 디스플레이 장치를 연결하는 형태로 구성돼 있었다. 그러나 비디오 월의 기본 기능이라 할 수 있는 모니터 경계선에 상관없는 자유로운 영상의 확대 축소 기능이 디스플레이 4면 이내로 제한되는 문제점이 식별되고 이를 일부라도 해소하기 위해서는 추가적인 서버를 더 구비해야 하는 제약사항 까지 확인되면서, 운용성 및 확장성에 대한 큰 장해 요소가 생길 것이 우려됐다.

이에 OO구청에서는 IP Wall로 기가 픽셀급 이상의 초당 비트 스트림 입출력 성능을 제공하며 대형 비디오 월을 단일 디스플레이로 통합함으로써 디스플레이 경계선에 상관없이 다수의 영상을 동시에 자유롭게 확대, 축소, 이동 표출 할 수 있는 ViewFlex를 영상 솔루션으로 선정했다.

ViewFlex는 중앙 디스플레이 12면과 좌우측 TV 2대까지 총 14대의 Full HD 디스플레이를 단일 화면으로 구성해, 사용자가 단일한 환경에서 자유롭게 영상을 표출하고 확대, 축소, 이동할 수 있게 했다. 또한 고가의 전용 비디오타일 구성 장비 없이 직사각형이 아닌 다양한 형태의 비정형 비디오 월 구성이 가능하게 하는 그래픽 출력 엔진의 특성이 큰 비용 부담 없이 일관된 비디오 월 사용자 경험을 제공하는 효과를 제공했다.

운용 요원이 사용하는 PC의 듀얼모니터도 각각 별개의 채널로 동시 입력 받을 수 있게 구성하고, 원격 제어 또한 각각의 모니터에 대해 개별적으로 동시 작동할 수 있게 하는 ViewFlex의 멀티 모니터 동시 처리 기술은, 상황 발생 시에도 관리자가 언제든지 원하는 영상을 비디오 월에 표출할 수 있게 했다.

[월간 시큐리티월드 통권 제199호(sw@infothe.com)]

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