재난재해로 영역 확장하는 영상보안 시스템 집중해부

[보안뉴스 김성미 기자] 장마가 지나고 폭염이 연일 기승을 부리고 있는 가운데 본격적인 휴가철을 맞아 여름철 재난재해와 안전사고에 대한 각별한 주의가 요구되고 있다. 얼마전만해도 여름철 재해를 생각하면 장마로 인한 홍수가 대부분을 차지했다. 그러나 최근 들어서는 글로벌 이상기온으로 인해 장마보다 폭염이 더 큰 여름철 재난으로 맹위를 떨치고 있다.


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한반도 전체가 불구덩이로 변해 곳에 따라서는 39도를 넘기도 했다. 이 같은 땡볕 더위로 몸살을 앓은 고속철도가 연착되는가 하면 도로가 솟아올라 차량통행이 제한되는 사태가 발생하기도 했다. 대기가 펄펄 끓는 폭염 속에 엎친 데 덮친 격으로 전기가 끊긴 곳도 많았다. 무더위에 전기사용량이 급증하면서 변압기에 문제가 생긴 까닭이다. 더위로 인해 지역 축제 연기도 줄을 잇고 있다.

여기에서는 여름철 재난에 대응한 영상보안 기술의 진화와 활용에 대해 살펴본다. 대표적인 여름철 재난재해와 안전사고로는 집중호우와 태풍, 폭염, 여름철 물놀이 사고 등이 있다.

방범 감시용으로 오랫동안 활용돼 왔던 영상보안장비들의 활용영역이 재난재해 분야로 확대되고 있다. 열 번 듣는 것보다 한번 보는 것이 낫다는 속담을 방증이나 하듯 센서로 감지하는 것보다 카메라로 상황을 확인하는 방법이 더 선호되고 있는 까닭이다.

단순 모니터링에서 벗어나 지능형 기능이 추가되면서 이벤트를 선별 감지할 수 있게 된 데다 상황 알람도 받을 수 있고, 지방자치단체가 스마트시티 사업 추진하면서 재난재해를 예측하는 데 영상보안 시스템을 활용하는 사례도 늘고 있다.

여름철 재난재해에 활용되는 영상보안 시스템
영상보안장비를 재난재해 예측에 사용하는 대표적인 지자체로는 울산광역시가 있다. 울산시는 스마트시티 구축을 위한 ‘2018 울산 정보화 시행 계획’을 세우고 중점 투자 사항 중 하나로 정보통신기술(ICT) 기반 홍수재해 관리 시스템 구축을 정해 관련 사업에 나서고 있다.

이 사업은 울산시 경보통제소와 국립재난안전연구원과 함께 추진하는 것으로 양 기관은 재난 안전 도시 조성을 위한 협업체계를 활성화하기로 했다. 재난안전을 최우선 정책 과제로 재난안전 전문 기술을 위한 울산의 테스트베드화와 선제적 재난예방 모색 등 시너지 창출을 위해 손을 잡기로 한 것이다.

특히, 재난과 밀접한 기상조건 분석을 위해 울산 주요 지점에 자동 기상관측 장비를 설치하고 분석 시스템을 구축, 위험지역에 대한 현미경 감시체계를 마련해 상황을 울산시와 연구원이 공유함으로써 신속한 재난대응체계를 마련하고 있다. 양 기관은 기존에 설치된 CCTV에 연구원에서 개발한 지능형 수위감지 기술을 접목해 4차 산업시대에 걸맞는 스마트 재난 상황 관리체계를 마련하고 있다.

영상감시 기술 응용한 스마트 재난관리체계
울산시가 홍수재해 관리 시스템 구축에 관심이 높은 것은 2016년 태풍 치바 때문이다. 당시 시간당 120㎜의 폭우가 쏟아져 울산시에서만 2,600여명의 이재민이 발생하고, 2,000억원의 재산 피해를 봤다. 이후 울산시는 경보통제소를 통해 지금까지 겪지 못했던 이상기후에 따른 재난피해를 줄이기 위해 재난상황 발생 상황을 조속히 파악하고 상황을 신속히 전파하기 위해 노력해 왔다.


▲국립재난안전연구원 상황정보분석센터 [사진=국립재난안전연구원]

여기에 재난안전연구원이 보유하고 있는 지능형 수위감지 기술을 적용하면서 재난관리용 CCTV를 단순 모니터링하는 것에서 벗어나 재난 상황을 빠르게 인지하고 분석할 수 있는 스마트 재난관리체계를 갖추게 됐다.

울산시 경보통제소는 재난관측용 CCTV와 풍향·풍속 정보 시스템, 강우감시 시스템 등 재난 예·경보 시스템을 운영하는 곳이다.

재난안전연구원이 지능형 수위감지 기술을 연구하게 된 것은 2009년 9월 6일 발생한 임진강 사태가 계기다. 임진강 상류 북한지역에 위치한 황강댐에서 4,000만㎥ 물을 사전 통보 없이 무단 방류함에 따라 우리 지역의 임진교 부근에서 갑자기 물이 불어 6명의 인명피해가 발생한 사건이다.

사고 당시 수위자료를 측정하던 무인 자동 관측 시스템이 고장나는 바람에 수위 상승 정보가 전송되지 않으면서 경보장치가 작동되지 않았고, 모니터링 요원 부재로 CCTV 영상이 재난상황실로 전달됐음에도 상황이 파악되지 못했다. 이에 연구원은 제2의 임진강 사건이 발생하지 않도록 재난 징후를 자동으로 감지할 수 있는 지능형 수위감지기술을 개발하기 시작했다.


▲상황정보분석센터 재난재해용 CCTV[사진=국립재난안전연구원]

재난안전연구원은 2010년 주요 재난 유형인 홍수(수위), 산불, 산사태, 폭설, 해안사고(방파제 침입)에 대비한 지능형 CCTV 영상분석 기술의 타당성을 분석했다. 2011년부터는 우리나라에서 가장 많이 발생하고 있는 홍수에 대응하기 위한 지능형 수위감지 알고리즘 개발을 시작했다.

울산시와의 협업에 앞서 서울 서초구청과 양재천을 테스트베드로 수위감지기술의 실적용 가능성을 타진해 왔다. 연구원은 서초구청과의 업무협약을 체결하고 2012년부터 양재천 빗물펌프장에 일반 카메라와 적외선 카메라, 근적외선 카메라, 열화상 카메라 등을 설치하고 지능형 수위감지 알고리즘 개선 및 성능평가를 하고, 서초25시센터에서는 지능형 수위감지 시스템을 설치해 운영했다.

그러나 공공기관 지방이전계획에 따라 연구원이 2015년 12월 울산으로 이전하면서 서초구청과의 양재천 사업은 일단락됐다. 이후 2016년부터 울산시와 홍수재해 관리 시스템을 구축하는 새로운 사업을 추진했다.

2016년 9월 태풍 치바 상륙 당시에는 울산 남구 여천천을 대상으로 지능형 수위감지 시스템을 가동하고 있었으나 수위정보를 바로 전달할 수 있는 기술 개발이 완료되지 않은 상황이었다. 연구원은 치바 이후 울산에 집중호우나 태풍이 상륙하지 않아 효과에 대한 섣부른 판단은 어렵지만, 다년간의 연구에 비춰볼 때 홍수재해 관리 시스템이 담당자의 의사결정에는 도움이 될 것으로 보고 있다.

연구원은 지능형 영상감지기술을 재난관리에 활용할 수 있는 핵심기술인 ‘수위상승 자동감지 기술’을 개발해 국내와 미국 등에 특허를 등록했으며, 서초구청과 울산시 등 지자체와 협업을 통해 기술 고도화를 진행하고 있다.

물놀이 안전사고도 지능형 CCTV로 대응
휴가철 물놀이 사고 위험이 커지면서 관련 기술 개발도 활기를 띠고 있다. 행정안전부에 따르면, 최근 5년(2013~2017년)간 여름철(6~8월)에 발생한 물놀이 사고로 모두 169명이 사망했다. 사건 발생 시기로는 전체 사고의 절반(80명, 47%) 정도가 7월 하순부터 8월 초순에 집중적으로 발생했다. 사고 장소는 하천이나 강이 95명(56%)으로 가장 많았고, 다음은 바닷가 갯벌이나 해변, 계곡이 각각 25명(15%), 해수욕장 22명(13%) 순이었다.

이같이 물놀이 안전사고가 늘자 지능형 CCTV를 활용한 대응 시스템도 속속 등장하고 있다. 지오멕스소프트가 선보인 ‘에일리스(AELiS : Aquatic Environment Life-saving integrated System)’가 바로 그런 지능형 CCTV 기반의 스마트 물놀이 안전사고 방지 모니터링 시스템이다. 에일리스를 활용하면, 해수욕장에서의 수영 경계선 침범과 야간 입수자를 실시간으로 모니터링할 수 있다.


▲부산 해운대 전경 [사진=지오멕스소프트]

안전구조 요원의 감시 사각지대에서 발생하는 위험을 자동으로 감지해 인명사고 발생률을 낮추고 사고 발생 시 신속한 구조대응을 지원하는 것이 특징이다. 해수욕장 물놀이 안전사고는 일반적으로 수상구조 요원 등 안전관리가 철저히 이뤄지는 짧은 개장 시즌보다는 인적이 드문 폐장 시즌에 비인기 해수욕장과 안전관리 비지정 해수욕장에서 발생한다.

따라서 안전요원이 부재한 물놀이 안전 사각지대에서 발생하는 사고를 예방하려면 수동적인 방법보다는 지능형 CCTV 기반의 물놀이 안전사고 모니터링 시스템을 도입하는 것이 효과적이다. 에일리스는 지오멕스소프트의 지능형 영상관제 솔루션 ‘제우스(XEUS)’와 같이 위치정보(GIS) 기반의 실시간 통합관제 모니터링 시스템의 기본적 구성 요소를 모두 갖췄다.

CCTV 영상 저장과 분배, 분석, 위험상황 인지, 지능형 경보 알람, 모니터링 시스템 운영관리, 사고발생 위치 정보, 주변 인프라 시설 정보 안내 기능을 모두 포함하고 있다. 주간 입영 경계선 침범자와 야간 입수자 감지와 경보, 사고 발생 위치 정보, 주변 인프라와의 내외부 연계, 지도 기반 카메라 위치 조회, PTZ 제어를 통한 현장 상황 확인 기능도 제공한다.


▲에일리스 해운대 모니터링 시스템 예시 [사진=지오멕스소프트]

지오멕스소프트는 에일리스의 알고리즘 최적화와 다양한 시계열적 영상 데이터 확보를 위해 부산 해운대 해수욕장에 시범 운영했다. 해수욕장에 각기 용도의 6대의 카메라를 설치해 실시간 영상을 전송받아 저장하고 8일 주기로 영상관제 솔루션(VMS)을 통한 알고리즘 고도화와 사고 분석을 위해 활용했다.

지오멕스소프트는 재난·재해·안전과 관련한 다양한 솔루션을 제공하고 있다. ‘제우스 WLMS(Water Level Management System)’는 장마철 홍수 대응 지능형 영상분석 시스템이다. 센서 디바이스 영상을 수위감지 알고리즘으로 분석해 현재 수위를 감지하고 경계·위험 수위에 도달하면 알람을 발생해 운영자가 재난에 대응할 수 있도록 도와준다. 실시간 수위 관제와 신속한 경계·위험 수위 알람 대응을 위한 상황 전파를 지원해 인적·물적 피해를 최소화하기 위해 기획됐다.

‘제우스 DMS(Displacement Monitoring System)’는 지진 대응 솔루션이다. 주요 특징은 노후 건물 및 토목구조물의 변위 모니터링과 실시간 붕괴 위험감지, 유연한 확장성이다. 이 솔루션은 구조물에 발생하는 변위를 융합 센서 기술로 종합 측정하고 구조물의 안전도를 실시간으로 모니터링해 각종 붕괴 사고와 이로 인한 인명피해를 방지하도록 도와준다. 기존 센서 기반 구조물 모니터링 기술에 CCTV 기반 구조물 모니터링 기술을 더한 것으로 실시간 영상 관측이 가능하다.

혹서와 혹한 등 가혹 환경을 위한 영상보안장비
여름철 장대비로 인한 습기나 겨울철 성애는 우리의 안전을 지키는 CCTV의 걸림돌이 되기도 한다. 카메라의 시야를 가려 선명한 영상 모니터링을 방해하기 때문이다. 습도가 높은 여름철 혹서기에는 카메라 내부 온도가 50~60도까지 올라가 카메라 오작동이 발생할 수 있고, 높은 습도가 카메라의 장애 요인이 되기도 한다.

여름에는 스콜성 집중호우도 잦아 제품 내부가 침수되기도 하고, 낙뢰 등으로 인해 제품 손상이 발생하는 일도 있다. 혹한기에는 심야와 새벽 시간대의 큰 일교차로 인해 돔 커버에 성애가 발생하거나 영상이 손상되기도 쉽다.

최근에는 심각한 미세 먼지가 영상을 손상하는 원인이 되기도 한다. 이 때문에 카메라에는 이런 상황을 극복하기 위한 다양한 기능이 추가되고 출시 전에는 이에 대비한 가혹 실험도 치르게 된다.

영상보안장비 제조사들이 계절적 문제를 극복하기 위해 채용하는 방법은 다양하다. 여름의 고온다습한 기후에는 고어 밸브를 채용해 내부와 외부 공기를 순환시키는 방법을 사용한다.

깨끗한 영상을 전송할 수 있도록 카메라 내부의 습기가 외부보다 낮은 상태로 유지되게 하는 방법이다. 돔 커버를 분리하지 않고 설치할 수 있는 플랫아이 디자인 카메라는 여름철 습기에 대응한 제품이다. 낙뢰는 최대 10kV까지 서지 내성을 갖추게 함으로써 대응하고 있다.

겨울철 혹한기에는 일교차 등 급격한 온도 차로 인해 성애가 자주 발생하므로 이를 제거하기 위한 팬·히터를 카메라에 장착한다. 또, 강한 바람과 지진 등 외부 요인에 의한 흔들림에도 안정적인 영상을 전송하기 위해 자이로센서 DIS 기능을 탑재하고 있다.

이밖에 카메라 시야를 방해하는 미세먼지와 해무, 안개 등은 영상을 깨끗하게 만드는 안개 보정 기능을 적용해 해결하고 있다.

여름 장마철 습기 걱정 제로에 도전

▲ [사진=한화테크윈]
한화테크윈은 이번 여름 장마철 습기에도 선명한 모니터링을 제공하는 플랫아이 카메라 2종을 새로 출시했다. CCTV를 둘러싼 돔 형태의 투명 커버를 제거한 카메라다.

한화테크윈이 새로 선보인 ‘QNE-6080RV’와 ‘QNE-7080RV’은 각각 2메가픽셀 및 4메가픽셀을 지원하는 카메라로, 장마철 집중호우 기간에도 안심하고 사용할 수 있다.

돔 커버를 제거한 대신 렌즈 전면부에는 평면 윈도우 커버를 적용했다. 돔 커버를 없앰으로써 습기가 발생해 시야가 좁아지는 문제를 해결했다. 돔 커버에 묻은 오염이나 스크래치로 인해 시야가 좁아지는 문제도 줄였다.

3.1배(3.2~10㎜) 전동 가변 초점 렌즈를 적용해 화각도 자유롭게 조절할 수 있다. 각 장소에 맞는 최적화된 화각을 적용하면 더욱 넓고 정밀한 모니터링을 할 수 있다. 뿐만 아니라 IR(적외선) 기능으로 야간에도 최대 30m 떨어진 곳의 사물도 인식한다. 이를 통해 빈틈없는 모니터링이 가능하다.

한화테크윈만의 다양한 지능형 영상분석 기능도 지원한다. 초점 흐림 감지 기능을 이용하면 외부 진동으로 카메라 초점이 틀어진 것을 사용자에게 알려준다. 안개·스모그 등으로 화면이 뿌옇게 보일 경우에는 안개 보정 기능으로 영상을 또렷하게 바로잡는다. 역광 환경에서 어두워진 피사체 식별이 불가능할 때에는 역광보정기술로 영상을 보정해 밝고 선명하게 사물을 식별할 수 있다.
[김성미 기자(sw@infothe.com)]

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