(커넥트 데일리=김영도 기자) 국토부의 스마트 건설 활성화 정책과 도심지 지하안전 관리 의무화로 건설 현장의 디지털 전환이 산업계의 필수 과제가 되면서 공간정보 전문기업 카본에이스가 3차원 체적 단위 연산 구조를 적용한 ‘VoxelㆍGeoAI 기반 건설안전ㆍ지반침하 통합플랫폼’이 독자 개발돼 비상한 관심이 쏠린다.

 

종전의 평면적 도면 관리와 사후 대응 중심의 관제 시스템은 대규모 인명피해를 동반하는 지반침하 내지 사면 붕괴 사고의 사전 예측에 대한 기술적 한계가 따랐다.

 

카본에이스가 개발한 플랫폼은 다중 데이터를 통합해 공간정보 분석 기술로 사고 발생 전 위험 징후를 선제적으로 찾을 수 있어 예방형 스마트 건설 생태계의 새로운 돌파구가 마련될 것으로 관측된다.

 

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기존 3D 시각화 한계 돌파한 복셀 엔진 혁신

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▲ Voxel GeoAI 플랫폼의 3D 지형 및 복수 DEM 차이분석 화면. 대용량 점군을 단계적으로 전송하고 변화격자를 입체적으로 표시한다(사진=카본에이스).  © 커넥트 데일리

종전의 스마트 건설 시장에서 주로 활용되던 3차원 점군 데이터는 지형을 정밀하게 표현할 수 있으나 데이터 구조가 불규칙해 대용량 시계열 비교 연산에 막대한 시스템 자원이 소모된다.

 

표면을 삼각형으로 연결하는 메시 방식 역시 시각화에는 유리하지만 지표면 하부의 공간 상태나 토체의 부피 변화를 정량적으로 분석하기 어렵다.  

 

카본에이스의 복셀 구조는 2차원 공간정보의 픽셀을 3차원 입방체로 확장한 개념으로, 각 격자 셀에 높이부터 밀도와 토질 및 변위량 등 다양한 물리적 속성을 개별 부여한다.

 

특히 ‘Voxel GeoAI Engine’은 변화가 없는 영역을 간소화하고 위험 의심 구간만 세밀하게 계산하는 옥트리(Octree) 구조와 희소 복셀 알고리즘을 융합해 그래픽 처리 장치(GPU) 병렬 연산 효율을 극대화했다.

 

  

옥트리는 하나의 3차원 정육면체 공간을 8개의 하위 공간(Octant)으로 반복 분할하는 계층적 트리 데이터 구조로 데이터 밀도가 높거나 세밀한 분석이 필요한 영역은 계속 분할하고, 데이터가 없거나 동일한 속성을 가진 영역은 상위 노드로 통합 관리한다.

 

이를 통해 실측 정밀도 측면에서 RTK 드론이나 지상 라이다 원천 데이터를 기준으로 수직 오차 3~10cm 수준을 확보했다.

 

이에 더해 실제 땅 높이(고도)와 공사 완료 후 만들어야 하는 목표(설계) 땅 높이 차이를 복셀 단위로 정밀 연산해 절ㆍ성토량 산출 오차를 ±3~5% 이내로 통제할 수 있어 기존 수작업 대비 물량산출 소요 시간을 최대 90%까지 획기적으로 단축한다.

 

▲ 카본에이스 김지윤 대표이사(사진=김영도 기자).  © 커넥트 데일리

 

김지윤 대표이사는 “점군과 메시가 현장을 얼마나 사실적으로 보여주는가에 강점이 있다면, 복셀은 어디에서 얼마만큼 변화했고 앞으로 어떤 위험이 있는가를 계산하는 데 특화된 구조”라고 기술적 차별성을 강조했다.

 

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현장 센서와 위성영상 융합한 3차원 입체 관제

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카본에이스의 VoxelㆍGeoAI 기반 건설안전ㆍ지반침하 통합플랫폼은 개별 시스템으로 파편화되어 있던 사물인터넷(IoT) 센서, 드론, 라이다(LiDAR), 수치표고모델(DEM), 위성영상 등 이종(異種) 공간 데이터를 단일 체계로 실시간 수집. 분석하는 다층적 연동 구조를 갖추고 있다.

 

이 플랫폼의 실시간 지반안전 관제 모니터링 모듈은 현장에 배치된 센서의 3차원 위치 좌표와 고도, X, Y축 기울기 변화량, 배터리 상태를 웹 지도상에 실시간 표출해 주는 방식이다.

 

만약 설정된 안전 기준을 넘어서는 미세 변위가 포착될 경우 해당 구간은 즉시 위험 단계로 전환되며, 관리자는 변위 측정 이력을 실시간 그래프로 다각 추적할 수 있다.

 

김지윤 대표는 “기존의 소규모 현장 탐지 방식은 점 단위에 불과해 공간적 연결성을 확보하기 어려웠다”며, “현장 센서가 특정 지점의 이상 징후를 감지하면 위성영상과 DEM 분석은 센서 미설치 구역까지 관측 영역을 면 단위로 넓혀준다”고 설명했다.

 

▲ 위성영상과 DEM 시계열을 활용해 지형변화 의심지역과 위험등급을 표시하는 GeoAI 분석화면(사진=카본에이스).     ©커넥트 데일리

 

▲ 위성영상과 DEM 시계열을 활용해 지형변화 의심지역과 위험등급을 표시하는 GeoAI 분석화면(사진=카본에이스).  © 커넥트 데일리

 

이처럼 물리적 계측 장비가 지닌 공간적 한계를 극복하기 위해 시스템 후단에서 수치표고모델 경사도와 위성 시계열 데이터를 딥러닝으로 정밀 해석하는 GeoAI 서버가 유기적으로 작동한다.

 

GeoAI 예측 엔진이 지점별 시계열 변화 점수에 지표면을 덮고 있는 가장 바깥쪽 표토(表土)와 표토 아래에 위치한 깊은 층의 심토(心土)의 토양 물리 특성을 복합 연산해, 지형 변형 가능성이 높은 위험 후보지를 등급별로 세분화해 보여준다.

 

김 대표는 “해당 기술이 시추조사나 지표투과레이더 탐사를 즉각 대체하기보다는 정밀 조사가 시급한 위험 구역의 우선순위를 선별해 내는 보조 역할을 수행하게 될 것”이라며 “사후 원인 규명에서 벗어나 사고 발생 전 위험 신호를 미리 찾아내는 사전 예방체계 구축이 핵심 가치”라고 강조했다. 

 

아울러 고밀도 3차원 데이터 연산 시 웹 브라우저 가속 과부하를 제어할 수 있도록 사용자 화면 동선에 맞춰 데이터를 단계적으로 불러오는 공간 분할 세부수준(LOD) 기술까지 탑재했다.

 

미시적 센서 계측과 거시적 위성 관측을 입체적으로 교차 검증하는 이 통합 플랫폼은 단일 건설 현장을 넘어 광역 도로망 및 사면 붕괴 예방 플랫폼으로 적용 범주를 넓혀갈 것으로 관측된다.

 

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다중 밴드 분석 주도하는 해외 기술 트렌드 조준

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카본에이스의 행보는 시각적 해상도 경쟁에 매몰된 국내 공간정보 산업의 한계를 넘어 실질적인 환경 재난 분석에 주력하는 해외 선진 기술 트렌드를 정조준하고 있다.

 

현재 글로벌 공간정보 선도 국가들은 위성이나 드론 관측 시 30~50개에 달하는 다중 밴드 센서를 활용해 농업 작황 분석부터 산림 생태계 복원까지 폭넓은 영역에서 정량적 수치를 추출한다.

 

반면 국내 시장은 여전히 가시광선 중심의 4개 밴드를 활용한 고해상도 이미지 촬영에 집중하는 경향이 짙어, 원시 데이터를 활용한 고도화된 융합 분석 산업의 성장이 상대적으로 지체되고 있다.

 

 

행렬 연산 알고리즘 분야에서 깊은 전문성을 쌓아온 김 대표는 대용량 다중 밴드 공간 데이터의 처리 속도를 5분 이내로 압축하는 고속 병렬 연산 엔진을 구축하며 이러한 기술적 간극을 극복해 냈다.

 

자체 개발한 소프트웨어 솔루션을 오픈소스 생태계에 전격 공개하자 사우디아라비아, 필리핀 등 방대한 국토 인프라 관리에 어려움을 겪는 해외 국가들로부터 기술 도입 문의가 오고 있다.

 

이러한 성과는 척박한 국내 B2B 시장 환경 속에서도 독자적인 행렬 연산 코어 기술을 바탕으로 글로벌 틈새시장을 개척하는 기술 강소기업의 새로운 수출 판로를 증명할 것으로 기대된다.

 

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스마트 건설 정책 부합과 친환경 ESG 경영 실천

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국토교통부가 오는 2030년까지 건설 전 과정의 디지털화를 목표로 하면서 카본에이스의 VoxelㆍGeoAI 기반 건설안전ㆍ지반침하 통합플랫폼은 시군구 지자체의 스마트 행정 인프라 고도화에 핵심적인 기여가 예상된다.

 

법정 지하안전평가나 지표투과레이더 탐사를 즉각 대체할 수는 없지만 정밀 조사가 시급한 우선순위 지역을 데이터 기반으로 선별해 행정 당국의 예산 집행 효율성을 대폭 끌어 올릴 수 있는 효과를 기대할 수 있다.

 

특히, 기업의 지속가능성을 결정짓는 ESG 환경 부문에서도 플랫폼이 산출한 정밀 절ㆍ성토량 보고서는 불필요한 토사 반출입을 억제해 건설장비 유류 소비와 직결되는 막대한 탄소 배출량을 획기적으로 저감할 수 있는 기반이 마련된다.

 

▲ 계획고를 기준으로 절토·성토량과 예상 공사비를 자동 산출한 분석보고서 예시(사진=카본에이스).  © 커넥트 데일리

 

아울러 사회 안전망과 관련해 주관적인 경험에 의존하던 현장 안전 점검 관행에서 객관적 지형 변위 데이터를 통해서 도심지 대형 싱크홀 사고로부터 시민의 소중한 생명을 지켜낼 수 있다.

 

더불어 측량 원본부터 안전 점검 조치 결과까지 모든 이력을 디지털로 기록 보존하면서 발주처와 시공사 간의 공정 투명성을 확립하는 긍정적 효과도 기대된다.

 

김 대표는 “기술을 통해 사람의 생명을 지키고, 건설산업의 생산성과 투명성을 높이며, 탄소배출까지 줄이는 것이 우리가 추구하는 ESG 경영의 진정한 핵심”이라고 역설했다.

 

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수평적 연구 문화와 글로벌 리딩을 향한 비전

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▲ 카본에이스 김지윤 대표이사(사진=김영도 기자).  © 커넥트 데일리

카본에이스의 혁신적 기술 행보 이면에는 과거 ‘현대이마린’에서 차세대 해양 공간 표준 소프트웨어를 직접 설계했던 김 대표의 축적된 개발 노하우가 자리 잡고 있다.

 

전체 임직원을 100% 연구개발 인력으로 포진시킨 카본에이스는 주 3일 재택근무 제도를 정착시켜 최소한의 규칙 아래 구성원들의 창의적 사고를 극대화하는 수평적 기업 문화를 조성했다.

 

창업 초기 해양 관제 장비부터 공간정보 뷰어까지 숱한 시행착오를 겪었으나, 실패를 두려워하지 않는 개발 문화를 자양분 삼아 딥러닝 고도 데이터 보정 기술의 상용화 결실을 맺었다.

 

성공적인 기술 특허 출원을 마친 카본에이스는 다수의 민간 건설사와 현장 실증을 논의 중이며, 초기 1~3년간 10억 원 규모의 구독형 솔루션 매출 확보를 1차 목표로 설정했다.

 

김지윤 대표는 “시계열 데이터를 심층 학습한 인공지능 모델에 대규모 언어 모델 기반 대화형 서비스를 접목해 현장 작업자의 접근성을 비약적으로 향상시킬 계획”이라고 전했다.

 

여기에 개별 건설 현장 관제를 넘어 여러 도심지 인프라 위험 요소를 하나의 지도에서 통제하는 도시 단위 지반안전 디지털 트윈 통합망 구축을 장기 로드맵으로 구상하고 있다.

 

김 대표는 “기술이 도달해야 할 최종 목적지는 커뮤니티에 대한 기여”라며 “독자 기술의 오픈소스 전환을 통해 글로벌 공간정보 생태계에 당당히 기여하는 대체 불가 기업으로 도약하겠다”는 원대한 포부를 밝혔다. 

 

▲ 카본에이스 김지윤 대표이사(사진=김영도 기자).  © 커넥트 데일리

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