다매체 기반의 재난현장 정보전달체계와 통합무선제어 플랫폼 구현 방안

Ⅰ. 서 론

PS-LTE(Public Safety-Long Term Evolution)가 국가재난안전망으로 도입, 운영됨에 따라, PS-LTE 단말기 확산과 함께 다양한 멀티미디어 채널 기반의 재난 현장에 대한 통합지휘·조정·운영 서비스 개발이 필요하다. 재난현장에서 일어나는 각종 사고에 대한 예방과 재난 구조ㆍ구급을 위한 출동부터 복귀까지 PS-LTE를 비롯한 다수의 채널을 활용, 긴급구조 업무지원 서비스 제공이 요구된다. PS-LTE는 전국적인 단일 재난안전통신망을 2015년부터 행정안전부 주관으로 구축을 추진하고 있다[1]-[4].

이에 따라, 특수재난, 관할 인접지역 재난, 대응3단계 발령 재난 등 광역 출동 상황을 고려한 긴급구조통제단의 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영서비스 제공 기반을 마련 중에 있다. 이에 따른 시스템과 통신망이 구축되면, 재난 현장의 특성상 지속적으로 변하는 컨트롤타워(지휘체계)에 능동적으로 대처할 수 있는 재난현장 맞춤형의 통합적인 지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스 제공이 가능하게 된다[5]-[8].

현재, 모바일 환경 기반 양방향 재난상황 수집 및 전파 기술 개발을 비롯하여, 현장맞춤형 상황전파 플랫폼과 긴급재난문자 PS-LTE CBS(Cell Broadcasting Service) 메시지 연계를 위한 테스트베드 실증을 진행하고 있다[6],[8].

따라서, 본 논문에서는, PS-LTE 등 다매체를 활용하여 재난현장 중심 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스 정보전달 체계 모델 제시와 함께, 재난통신망 운영센터와 소방운영센터 간의 시스템 데이터 네트워크 구축 및 운영 (국가 정보통신 네트워크 활용 등)방안을 제시하고자 한다. 더 나아가, 재난안전 통합 무선제어 플랫폼과 PS-LTE 주제어시스템 및 이와 연동한 지휘망ㆍ작전망 그룹핑 제어 방안을 제안하고자 한다.

Ⅱ. 기존 PS-LTE망의 현장 적용 한계점과 문제점 분석

대국민 재난경보 전달시스템의 운영내용을 살펴보면 민방위경보시스템과 각종 재난 예·경보시스템은 각기 다른 운영주체로 인해 통합운용이 되지 않음으로 인해 경보의 사각지대가 발생하고 있으며, 재난 문자방송시스템은 정보의 표현 범위의 제약(90자)과 불필요한 정보를 수신하는 경우가 많다. 통신망 폭주나 장애로 인한 경보지연 등의 문제가 계속 지적되고 있다. 뿐만 아니라, 재난방송 온라인시스템은 자막 위주의 방송과 TV 시청 중에만 경보 수신이 가능하다는 문제점과 동시에 시·군·구 경보방송이나 마을방송의 경우 경보 매체 간 연계가 곤란하다[8].

현재, ‘다매체 기반 차세대 멀티미디어 재난정보전달 플랫폼’은 국민 생활연구의 일환으로 재난안전 분야 방송·통신, 정보화 전문기관과 중소기업, 대학 등과 연구단을 구성해 수행하고 있다[6]-[8].

LTE 기반 ‘특수 업무를 위한 그룹통신 기술’인 PS-LTE MCPTT(Mission Critical Push To Talk) 주요기능으로 개인/그룹 PTT, 긴급통신(인터럽트), 일제지시하달 기능이 탑재되어 있으나, 현장대응 업무 특성상 지속적으로 변하는 지휘ㆍ작전체계에 대해 PS-LTE망의 지속적인 그룹 변경이나 지휘관 중복그룹 생성 등의 신속한 현장 상황 반영에 한계가 있다[9]-[13].

현장 일선의 무선통신 환경으로 인한 재난현장 대응 문제점을 해결하고, PS-LTE망 서비스 체계의 현장업무 적용 시 한계점 극복을 위한 아래와 같은 정보통신 수단 마련이 필요하다[14],[15].

• ① 현장 특성 반영을 위한 PS-LTE망 연동형 종합상황실 통합무선제어 플랫폼 구축
• ② 국가재난대응자원(8대 기관)의 통합지휘ㆍ조정을 위한 기존 현장 정보시스템 기능 보강
• ③ PS-LTE 단말 재난유형별 표준운영 프로토콜 및 단말기 선정/배포/운영 가이드라인 개발

PS-LTE 활용 기반 긴급구조통제단 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영서비스 제공정보센터 통계에 따르면, 최근 5년간(2013~2017) 화재가 꾸준히 증가하고, 이로 인한 인명 피해가 최근 년간 300명 이상, 화재건수가 40,000건 이상, 재산피해가 5,000억원 이상을 능가하고 있다[11]-[18].

소방 무전시스템은 소방본부 119종합상황실에서 현장으로 정보를 전파하는 지휘망과 대원들끼리 현장 상황을 공유하는 작전망이 동일한 주파수를 이용하고 있어, 한쪽이 무전통신을 수행하면 다른 쪽은 무전을 사용할 수 없는 구조이다[18].

또한, 시·도별, 권역별로 분배된 주파수 이외에는 사용할 수 없도록 되어있어 대형재난발생 시 2개 시ㆍ도 이상의 광역 소방력에 대한 효율적 통합지휘가 어려운 상황이었다[17]-[20].

현재, 모바일 환경 기반 양방향 재난상황 수집 및 전파 기술 개발을 현장의 단말 응용개발 및 시험과 함께 마무리 단계에 있다[15],[17]-[21]. PS-LTE CBS 메시지 전송 트리거링 기술 시험 지원과 PS-LTE CBS 기반 상황전파 기술 개발이 진행되고 있다. 현장 맞춤형 상황전파 플랫폼과 현장 단말간 양방향 멀티미디어 정보 공유기술과 함께 아래와 같은 연계 기술개발이 이루어지고 있다[17]-[20].

• · 국가재난관리시스템(NDMS) 연계 기술
• · PS-LTE 연계 기술
• · 현장맞춤형 상황전파 플랫폼과 PS-LTE CBS 메시지 전송 연계 기술 개발 등.

Ⅲ. 재난현장 정보전달체계와 통합무선제어 플랫폼 구현 방안

3-1 통합지휘 정보전달 체계 적용 방안

PS-LTE 활용 재난현장 중심 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스 적용은, 소방청 중앙 종합상황실, 시도 소방본부 종합상황실 등을 들 수 있으며, 서비스 활용 기관으로서 중앙, 시ㆍ도, 시ㆍ군ㆍ구 긴급구조통제단을 제시할 수 있다. PS-LTE단말 확산 대상은 2018년 현장대응 무선통신망 현황을 기준으로 현장대응 무선통신망 이동국 49,150 대를 들 수 있다[14].

소방분야 PS-LTE단말기 확산 및 본격 운영에 대비, 전국 소방의 「긴급구조 표준시스템」과 PS-LTE 운영센터 간의 표준연계 가이드 라인을 개발하였다. 또한, 종합상황실, 긴급구조통제단(내근직), 출동대원(현장직), 출동차량(AVL) 등 사용자/대상별 PS-LTE단말기* 선정기준과 확산 가이드 라인을 개발하였다[1],[5]-[10].

* 단말기 유형 : 무전기 타입, 스마트폰 타입, 복합단말기 타입, 차량/고정형 타입

더 나아가, 소방본부 및 소방서 등 전국의 각급 소방기관에 보급되는 단말기의 운영을 위한 재난 시나리오별 표준운영 프로토콜과 매뉴얼을 개발하였다.

이와 같이, PS-LTE 활용을 위해 서비스 운영 가이드라인이 개발되었다. 본 논문에서는 이를 근간으로 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영을 위한 일상 재난 긴급구조 서비스 운영 시나리오와 광역 재난 긴급구조통제단 운영 시나리오를 제시하였다. 그림 1에서는 일상 재난 긴급구조 서비스 운영 시나리오를 제시하였다. 그림 1에서와 같이 아래와 같은 기능과 역할을 갖는다[15], [16].

Fig. 1.

Disaster Emergency Rescue Service Operating System Diagram using PS-LTE

• - 종합상황실 출동대 편성정보 연동을 통한 자동 무선통신 그룹핑 생성 기능
• - 종합상황실 상황관제요원 및 현장지휘자에 의한 무선통신 그룹핑 변경관리

그림 2는 현장 맞춤형 상황전파 플랫폼의 기본설계 구성도와 업무처리 및 정보전달 플랫폼을 보여준다. 현장 맞춤형 상황전파 플랫폼에 포함되어야 할 사항은, 개발 요구사항 정의서, 구조기능설계서, 기능상세설계서 등을 토대로 연구 개발하였다[8]-[15]. 따라서, 그림 2에서 제시된 업무처리도와 같이 아래와 같은 기능과 역할이 수행되어야 한다. 상황전파 로그인, 재난정보 송수신, 현장업무보고, 지도서비스, 상황전파 메시지의 기능을 통해 현장맞춤형 상황전파 플랫폼 시스템에서 재난을 관제하는 기능을 사용자에게 제공한다. 상황전파 모듈은 참여한 재난에 대하여 메시지, 이미지, 동영상을 송신할 수 있으며, 전송된 메시지는 상황전파 모듈을 통해 DB에 저장됨과 동시에 동일 재난에 참여중인 현장대원 및 상황실에 알림이 발송된다.

Fig. 2.

Field Situation Propagation Information Delivery Platform

광역재난 긴급구조통제단 시스템 운영 시나리오에 있어서는, 기존 소방 정보시스템과 통합무선제어플랫폼 연동을 통한 지휘계통도에 있어서도 관리 일원화가 유지되어야 한다[17]-[24].

3-2 통합무선제어플랫폼 모델과 운영 방안

본 논문에서는 PS-LTE 단말기 확산과 함께 다양한 멀티미디어 채널을 활용할 수 있도록, 재난 현장에서 출동부터 복귀까지 현장 맞춤형 상황전파가 신속 정확하게 이루어져야 한다[15]-[20].

이에, 특수재난, 관할 인접지역 재난, 대응3단계 발령 재난 등 중앙, 시ㆍ도, 시ㆍ군ㆍ구 긴급구조통제단 가동시를 고려한 지역 및 광역재난 전반에 걸쳐 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스를 적용을 위한 통합 무선제어 플랫폼 구축 방안을 제시하고자 한다[20], [21].

이를 구현하기 위해 아래와 같은 기능과 역할을 적용하였다.

- PS-LTE MCPPT 연동기반 관할구역 인접재난, 특수재난 등 광역 소방력 출동시를 고려한 지휘권자 변동에 따른 지휘망, 작전망 그룹관리 운영 및 제어

- 긴급구조표준시스템 출동대 편성정보와 연동하여 사건별 무선통신 지휘망, 작전망에 대한 동적 자동그룹생성

- PS-LTE망을 통해 유통되는 음성/영상 정보의 녹취/녹화, 재생에 대한 권한관리

- PS-LTE망 사용량 폭증 등 유사시를 대비한 상용LTE통신망 백업운영 기술 적용

- 통합 무선제어 플랫폼 운영ㆍ관리 응용 어플리케이션 개발

그림 3은 제4차 국가안전관리 기본계획 (2019)에서 제시한 특수재난, 관할인접지역 재난, 대응3단계 발령 재난 등 중앙, 시ㆍ도, 시ㆍ군ㆍ구 긴급구조통제단 가동시를 고려한 광역재난 현장업무 전반에 대해서, 실제 상황을 고려한 시스템을 연구 개발하여, 설계도에 따라 구현한 재난현장 맞춤형 상황 확인 및 통합지휘 서비스 구성도를 나타낸다.

Fig. 3.

Configuration of customized situation propagation and integrated command service at the disaster site

전국 소방력(대원, 차량)에 대한 위치정보 공유체계는 2019년 ‘시ㆍ도간 광역지원 출동을 위한 종합상황실 의사결정 지원시스템 개발’ 연구과제를 통해 긴급 재난 상황전파와 긴급구조통제단에서의 시나리오에 따라 화면 (단말기)상에서 긴급조치를 할 수 있도록 하였다[7],[12],[13].

그림 4는 「2019년 소방청 통계연보」 데이터를 활용한 확장 범위를 산정하여, 본 연구개발에서 제시한 다매체 기반 통합 무선제어 플랫폼의 모델을 나타낸다[10],[12]-[14]. 다매체 기반 통합 무선제어 플랫폼은 아래와 같은 기능의 기술개발과 연계 체계 개발로 원활한 인터페이스가 이루어지도록 하였다[1], [6]-[8], [10]-[13].

Fig. 4.

Multimedia based context propagation menu composition and integrated platform service flow chart

기존 중앙부처‧유관기관 재난상황전파시스템 연계‧활용 기술개발과 재난 빅데이터 시스템 연계 방안이 도출되어, 재난 빅데이터 시스템 연계 체계 개발이 이루어져야 한다. 또한, 현장 맞춤형 상황전파 플랫폼과 국가재난관리정보시스템(NDMS) 상황전파 연계 체계가 개발되어야 한다[7].

뿐만 아니라, 현장 맞춤형 상황 전파 플랫폼과 국가재난안전통신망 (PS-LTE) 상황전파 연계 체계 개발과 함께 재난정보 데이터 형식 및 프로토콜 제공을 위한 응용기능 오픈 API가 설계되고 개발 되어야 한다.

3-3 상황전파 통합 네트워크 구성

재난현장 맞춤형 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스 플랫폼을 완성하기 위한 네트워크 구성은 아래와 같은 기능을 갖도록 구축하였다[1], [17]-[21].

- 통합 무선제어 플랫폼과 PS-LTE 주제어 시스템과 연동한 지휘망ㆍ작전망 그룹핑 제어

- 재난통신망 운영센터와 소방운영센터 간의 시스템 데이터통합지휘 서비스 구성도를 나타낸다. 네트워크 구축 운영 (국가 정보통신 네트워크 활용 등)

- PS-LTE망 운영센터 연동 운영시스템 중, 통화 기록장치(녹음 및 데이터저장장치 등), 보안장치 등 각종 서버의 설치장소 및 운영권한 설정

- 유사시를 대비한 상용 LTE 통신망 전환

그리고, 통합 무선제어 플랫폼 운영 서버 20식과 음성, 영상 녹취/녹화 서버 및 저장 스토리지 각 20식 하드웨어를 투입하여 구축하였다. 그리고, PS-LTE, 소방정보시스템 간 데이터 망 연계 SW 20식을 투입하여, PS-LTE 활용 재난현장 중심 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영 서비스와 통합무선제어 플랫폼을 구축하였다[1], [13], [16], [18], [21].

그림 5는 재난종합상황실과 재난안전통신망 간 네트워크 연결 구성도와 연결 요소장치, 장비, 시스템을 나타낸다. 다매체기반 차세대 멀티미디어 재난정보전달 플랫폼이 원만하게 체계적으로 운영되기 위해서는 신규 및 기존 시스템과의 연계 활용될 수 있도록 아래와 같은 사항들이 적용되어야 하며, 이를 감안하여 개발, 구축하였다.

Fig. 5.

Situation propagation connection between disaster control room and disaster safety communication network

• - 기존 중앙부처‧유관기관 재난상황 전파시스템 연계‧활용 기술개발
• - 재난 빅데이터 시스템 연계 체계 개발
• - 현장맞춤형 상황전파 플랫폼과 PS-LTE 데이터 연계를 위한 테스트베드 실증지원
• - 현장맞춤형 상황전파 플랫폼과 NDMS 데이터 연계를 위한 테스트베드 실증운영
• - 재난대응 상황공유를 위한 재난관리 책임기관 제공 OPEN API 의 CAP 적용 인터페이스
• - 현장 맞춤형 상황전파를 위한 PS-LTE 단말의 CBS 인터페이스 지원

이와 같은 기술개발에 따른 테스트베드 운영과 시범운영은 2020년 11월 1일부터 2021년 10월 31일(12개월)까지 운영된다.

Ⅳ. 결 론

새로운 국가재난안전통신망인 PS-LTE망의 고도화와 PS-LTE CBS 기반 재난현장 대응기관 상황전파 기술 개발 및 상호 연동에 따른 Seamless 통합지휘통신망이 요구된다.

다양한 형태와 통신망, 통신연결 채널에 따른 재난안전통신망 서비스 고도화를 위해, 소방 긴급구조 현장 통합지휘·조정·운영 서비스 개발이 필요하다. 소방청, 시ㆍ도 소방본부, 일선 서/센터 간의 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영체계 확립으로써 재난 대응 역량 강화와 신속한 조치가 요구된다.

따라서, PS-LTE를 연동한 재난현장 광역 대응 자원 효율적 통합지휘ㆍ조정체계 확립에 따른 신속하고 효과적인 재난대응으로 국민의 생명 및 재산피해 최소화해야 한다. 소방청, 시ㆍ도 소방본부, 유관기관 등 재난대응관련 상황실 및 현장지휘자에 대한 재난유형별, 업무별, 상황단계별 맞춤

현장상황정보 공유 및 재난대응자원 공동활용 기반 마련이 체계적으로 구성되어야 한다.

이에 따라, 본 논문에서는, 화재·재난 발생시 관계기관의 즉각적인 인지와 대처가 가능한 통합서비스가 구현되도록 방안을 제시하였다. 본 연구개발을 통하여, PS-LTE 망을 활용한 재난현장 통합지휘를 위한 통합서비스 적용 방안과 통합무선제어플랫폼 구현 방안을 제시함으로써, 획기적으로 소방청, 시ㆍ도 소방본부, 일선 서/센터 간의 통합지휘ㆍ조정ㆍ운영체계 확립으로 재난 대응역량 강화를 더 한층 높일 수 있게 되었다.

이를 통하여, 기술적 측면에서는, 소방 긴급구조서비스 및 긴급구조통제단 무선통신 관리/제어 운영분야 재난현장 활용을 위한 실용적 기술 확보가 가능하게 되었다. 음성/영상/데이터 무선통신 표준화 관리도구 및 요소기술의 개발에 따라 PS-LTE망 운영센터와 재난정보시스템간의 상호 호환성 확보를 기할 수 있었다.

경제적 측면에서는, 음성/영상/데이터 재난정보 공유/유통 통합관리를 통해 종합적 재난상황판단 및 의사결정이 가능함으로써 상황파악과 현장대응에 소요되는 업무처리 비용을 절감할 수 있다. 뿐만 아니라, 재난통신 이용기관의 정보통신ㆍ보안 인프라 중복투자 방지와 상용통신망 이용은 물론 유지관리 비용이 절감될 수 있을 것이다.

결과적으로, 각종 사고 및 재난 안전관리에 대해 신속한 조치는 물론, 정확한 상황 파악과 정보전달 체계로 인명 및 재산 피해를 최소화 할 수 있을 것으로 기대된다.

또한, 주민들의 대피, 구조·구급 및 구호 서비스 개발, 화학사고 및 환경오염사고, 유해화학물질 취급시설 등 위험 조기경보 및 대응이 가능하게 되었다.

향후, 빅데이터 등의 정보를 활용한 재난 모니터링 강화와 재난안전 정보 조기 감시 및 예·경보 기술개발로 사람이 대응하기 어려운 지진 등 극한재난 발생 시 대응 지능형 로봇 및 인공지능 무인항공기 등의 기술개발로, 신속하고 정확한 재난안전 관리와 무중단 생존성 확보 현장중심 협력형 기술개발이 더 연구 개발 되어야 할 것이다.

Acknowledgments

본 연구는 2019년도 정부(과학기술정보통신부)의 재원으로 한국연구재단 - 재난안전플랫폼기술개발사업의 지원을 받아 수행된 연구(NRF-2018M3D7A1084943) 결과로 작성하였습니다.

References

• Multimedia disaster information delivery platform technology development report based on multimedia, Ministry of Science and ICT, 2018.
• Disaster and Safety Management Basic Act (abbreviation: Disaster and Safety Act), enforced on June 9, 2020, [Act No.17383, June 9, 2020, partially amended], June, 2020.
• Enforcement Decree of the Basic Act on Disaster and Safety Management (abbreviation: Enforcement Decree of the Disaster and Safety Act), [Enforcement on July 30, 2020], [Presidential Decree No. 30876, July 28, 2020, amended other laws], 2020.
• Article 33 of the Framework Act on Civil Defense, Article 55 of the Enforcement Decree of the same Act, and No. 17 of the Preliminary Regulations of the Ministry of Public Administration and Security (Regulation for issuance and transmission of civil defense warnings).
• Disaster and Safety Management Framework Act, Enforcement Decree, Enforcement Rules Disaster and Safety Management Framework Act Article 38-2, 2019 Administrative Safety Statistics Data, Ministry of Public Administration and Security, 08, 2019.
• KT's Daeho Son, joint fall seminar with Gyeonggi TP Southeastern Business Group, 「National Disaster Safety Communication Network Construction Status and Future Plan」10. 31, 2019.
• National Disaster Management Information System (NDMS) Status, Ministry of Public Administration and Security, 04, 2019.
• Seong-Bok Hong, Dong-Ju Yoo, Doo-Hyun Baek, Young-Il Kwon, “A Study on PS-LTE-based Preliminary and Alert Service Delivery Scenarios”, Journal of the Korea Communications Society, 37(6), pp. 46-51, 2020.
• 「Analysis and improvement plan for the operation environment of firefighting wireless communication network」 Fire Department, 10, 2018.
• 「A Study on the Development Plan for Information Communication Centered on Firefighting Sites for Reinforcing the Capability of 119 Emergency Rescue Service」 Fire Department, 12, 2018.
• 「Emergency Rescue Response Plan」 Fire Department
• 「The 4th Basic Plan for National Safety Management」 Ministry of Public Administration and Security.
• 「Fire Protection Information and Communication Operation Management Regulation」[Fire Protection Agency Preliminary Regulation No.28, 2019. 7. 9, partially amended], 2019.
• Fire Statistics Yearbook 2013~2017, National Fire Agency, Jun. 2018.
• Hong Seong-bok, Yoo Dong-Ju, Yu Han-O, and Jae-Soo Yang, “A model for applying emergency rescue services centered on fire-fighting disaster sites based on PS-LTE”, Journal of the Society for Information and Communication Facilities, pp. 183-186, Sept., 24-26, 2020.
• ICT Standardization Strategy Map, Public Safety / Disaster Prevention ICT, Korea Inf. and Commun. Technol. Assoc., Oct. 2018.
• H. Lee, “Basic study on disaster alert improvement plan,” Korea Soc. Broadcast Media, Summer Conf., 2018.
• SKTelecom Presentation, “Understanding and Specialized Solutions for Disaster Network Projects,” Fall Seminar, Korea Inst. Inf. and Telecommun. Facilities Eng., Nov. 2018.
• ETRI Presentation, “Disaster Alert Status and Use of Terrestrial UHD Broadcasting,” Apr. 25, 2018.
• Ministry of Public Administration and Security / Korea Research Foundation, Disaster Safety Platform Technology Development Project 1st Research Report, May 28, 2019.
• S. B. Hong, D. J. Yoo, and J. S. Yang, “A study on the multi-media based situation propagation platform model of disaster site,” 4th ICAEIC-2020, vol. 3, no. 1, HoChiMinh City, Univ. of Education, Vietnam, Jan., 2020.