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소방방재분야에서는 재해대책본부나 소방서 등이 재해 상황을 확인하기 위해서 지진·해일·화재에 의한 피해 영상을 헬리콥터로 촬영해 영상을 전송하는 방식이 이용되고 있다. 또, 화재 현장에서 발화지점 등 화재의 상황을 확인하거나 화재를 검출할 때 열적외선 카메라가 활용되는 경우도 있다. 지금까지의 이미지나 영상정보의 활용은 촬영된 것을 그대로 전달하거나 적외선 영상과 같이 분석의 수단으로 여겨지고 있는 것이 주였지만 이번 원고에서는 최근 주목을 모으고 있는 증강현실(AR : Augmented Reality)을 바탕으로 한 영상정보의 활용방법에 대해서 소개한다.
호소카와 마사후미┃소방연구센터
2011년 3월 11일에 발생한 도호쿠 지방 태평양 해역 지진은 20,000명이 넘는 실종·사망자를 냈으며, 40만 동이 넘는 건물이 붕괴와 같은 큰 피해를 받았다. 이 피해의 대부분은 해일에 의한 것이었다.
역사적으로 수십 년의 주기로 지진과 해일의 습격을 받는 지역에서 여러 가지 방재대책이 마련돼 있음에도 다수의 사람이 재난을 입는 것에 대해 연안지역의 마을 조성과 해일로부터의 대피모습에 관한 다양한 문제가 제기됐다. 지역 주민의 조기 대피는 물론 평소부터 재해에 대한 대비는 주민 자신의 방재의식에 의존하는 바가 크다. 그래서 시읍면 등은 주민의 안전을 확보하기 위해 방재 맵이나 계몽 비디오의 작성·배포 등과 함께 방재훈련이나 방재 워크숍 등을 개최해 지역 방재력 향상을 위해 노력하고 있다.
방재의식의 계몽과 이미지 및 영상정보
지역주민이 지진을 느끼거나 동사무소에서 내려지는 대피 지시를 핸드폰 메일이나 방재 무선방송으로 수신한 경우 정말 대피를 해야 한다고 판단하는가 아닌가는 그 정보를 수신하는 사람의 경험이나 재해 리스크에 대한 이해에 크게 의존한다1). 주민이 수신한 대피에 관한 정보가 유효하게 활용돼 적절한 대피가 이뤄지기 위해서는 행정으로부터 나오는 대피 지시 내용과 지역의 재해 리스크의 관계를 지역주민이 미리 이해하고 있을 필요가 있다.
즉, 평소부터의 리스크 커뮤니케이션이 대피시간을 지연시키지 않는 중요한 요소가 된다. 이러한 관점에서 지역의 재해 리스크에 관한 정보를 공유하는 방법으로서 DIG(Disaster Imaging Game)로 대표되는 도상훈련을 도입한 방법이 방재 워크숍 등에서 활용되고 있다2).
DIG는 그림 1에 나타내는 바와 같이 훈련 대상지역의 백지도 위에 투명 시트를 놓고 10명 정도의 주민이 유성 펜 등을 이용해 그 지역의 강이나 좁은 도로, 산사태 등 위험이 예측되는 지대 또는 사태를 시트 위에 기입해 가는 훈련방법이다.
주민 자신이 직접 지형이나 거리의 상황 등으로부터 그 지역의 재해 리스크에 대해 스스로 생각하고 여러 가지 의견을 서로 내놓으며 다시 인식하고 어떠한 준비와 행동을 하면 좋을지 등 방재에 대한 이해를 깊게 하는 것이 DIG의 중요한 목적이다.
그것을 위해 그 지역의 옛 지도나 공표돼 있는 재해예측도(Hazard Map) 등의 정보를 참고해서 진행되는 경우도 있다. 그러나 재해예측도 등에서 설명되고 있는 재해의 정도를 구체적으로 이미지화 하지 않으면 재해시 위험성에 대한 인식이 생기지 않고 단순히 DIG를 경험했다는 것에 그칠 가능성이 있다.
그래서 DIG를 실시하는 때는 지진이라면 실제 지진발생시 흔들림이나 가구의 전도 등 실내 영상을 참가자에게 보여주고 이제부터 자기들에게 닥칠지도 모르는 재해의 정도를 구체적으로 이미지화 하도록 하고 있다. 영상이 가지는 시각효과는 재해예측도에 표시된 위험의 정도(ex. 진도의 구분)와 실제 일어나는 현상(ex. 진도에 따른 흔들림 정도)을 참가자들이 관련짓게 해야만 더욱 효율적으로 작용한다.
지금까지 방재의식 계몽의 주된 대처법은 재해예측도나 방재 맵 등, 지도 중심의 방재홍보가 중심이었다. 그래서 필자들은 지역의 재해 리스크나 재해이력을 바탕으로 이미지와 영상 등 다양한 방재상을 거주 장소에 따라 제공할 수 있는 구조로서 증강현실에 착안하고 그것을 이용한 실험을 실시했다.
증강현실과 리스크 커뮤니케이션
GPS, 자이로, 전자 컴퍼스 등의 센서를 갖춘 스마트 폰의 보급으로 세카이 카메라(Sekai Camera) 등의 증강현실 어플리케이션은 누구나 이용할 수 있는 환경이 되고 있으며, 관광안내나 사람의 소재지, 그 사람이 원하는 광고를 제시하는 위치정보 서비스 등 여러 분야에 응용이 기대되고 있다3).
증강현실감의 원리나 기능에 대해서는 이미 본 원고 이외에도 많이 보고돼 있기 때문에 본고에서는 소방방재분야에서의 증강현실 활용 사례 소개에 한정하도록 한다.
실제 풍경이 찍힌 카메라 영상에 삼차원 그래픽을 겹쳐 표시하거나 서버 상에 축적된 가장 가까운 에어 태그(Air Tag)를 GPS(Global Positioning System) 정보를 바탕으로 검색해 같이 카메라 영상에 겹쳐 스마트 폰의 디스플레이에 표시하는 기능은 단순히 게임이나 관광분야를 넘어 아래의 점에서 방재분야에서도 유용하다고 생각한다.
① 도형이나 문자 등을 실제 카메라 영상에 겹쳐 표시할 수 있는 기능은 방재거점의 종별이나 명칭, 해일의 침수 피해 예상 결과와 대피경로를 그 자리에서 표시하는 것에 이용할 수 있다.
② 위치나 방위의 측위 결과를 바탕으로 부근 에어 태그를 검색 및 표시할 수 있는 기능은 자신이 서 있는 장소를 중심으로 해서 어느 방향으로 어느 정도의 거리에 방재시설이 있는지 혹은 재해가 일어나고 있는지를 제시해 준다.
③ 마커리스 에어 태그를 활용하면 표시간판은 물론 바코드나 RFID 등을 현지에 설치할 필요가 없어지므로 저렴하게 시스템을 구축할 수 있다.
④ 에어 태그에 URL 링크 정보를 추가하면 홈페이지상의 상세한 설명이나 영상을 제시할 수 있다.
⑤ 스마트 폰이나 태블릿 PC 등에서 이용할 수 있는 것은 학생 등 젊은 층에게 방재의식을 계몽하는데 도움이 된다.
이들 증강현실의 기능은 DIG 결과의 재확인이나 새로운 리스크에 대한 인식을 목적으로 한 ‘거리걷기’에 필요한 요소를 갖추고 있어서 지역의 리스크 커뮤니케이션 지원 툴이 될 것으로 기대된다(그림 2).
시스템 구성
이번 원고에서 소개하는 리스크 커뮤니케이션 지원 툴의 구성을 그림 3에 나타낸다. 에어 태그를 보관하는 서버 어플리케이션과 스마트 폰 단말에서 동작하는 증강현실 어플리케이션으로 이뤄진다. 증강현실 어플리케이션은 iPhone 3GS 이후 및 모든 Android 단말에 대응한 Layar(Layar Reality Browser)4)를 이용하고 있다. 서버 어플리케이션은 Google App Engine(GAE)을 바탕으로 한 것으로 소재 장소의 위도 및 경도, 아이콘, 상세설명, 이미지, 홈페이지 어드레스 등의 속성을 포함한 아래의 에어 태그를 등록할 수 있다.
① 방재 맵의 정보(대피소, 방재창고, 병원, 경찰·소방서 등의 방재거점, AED 설치장소)
② 과거의 재해 이력(사진, 재해에 대한 설명문, 관련 정보의 홈페이지 어드레스)
③ 구조가 필요한 사람, 화재 발생 등 경보 정보
서버 어플리케이션은 방재거점이나 알게 된 위험지점을 웹 브라우저에 표시된 Google 맵상에서 위치를 확인하면서 1건씩 입력할 수 있는 기능과 엑셀 등으로 편집된 에어 태그 데이터 리스트를 일괄 등록할 수 있는 입력용 인터페이스를 갖추고 있다.
또, 등록된 방재시설을 거리걷기에서 Layar로 확인할 뿐만 아니라 필드에서 새로 발견한 방재상 중요한 시설이나 위험한 곳을 전용 안드로이드 어플리케이션으로 이동 로그나 설명문 등을 부가해 에어 태그로 등록 가능하다(그림 5).
증강현실에 의한 방재정보의 제시 예
방재 맵의 표시 예5)
증강현실을 이용해서 방재 맵을 표시했을 경우 유효성을 검증하기 위해서 조후시(調布市) 방재 맵6)에 기재돼 있는 대피소, 소방서, 경찰서, 병원 등의 정보를 에어 태그로 서버에 등록했다. 그림 6은 에어 태그로 등록된 방재 맵 정보를 서버 어플리케이션으로 지도에 표시한 예이다. 시설의 소재를 나타내는 아이콘을 클릭하면 이미지나 상세설명을 표시할 수 있다.
등록된 에어 태그 정보와 Layar 어플리케이션을 이용해서 필드에서 검색 및 표시해 에어 태그의 표시 정밀도 및 시스템의 유효성을 확인·검증했다. 그림 7은 스마트 폰을 사용한 증강현실의 표시 예로 왼쪽 사진은 휴대폰을 풍경에 대면 촬영된 현실 영상 위에 정보가 겹쳐 표시되는 모습이다. 스마트 폰은 Layar 어플리케이션이 대응된 OS가 탑재된 것이라면 동작이 가능하다.
그림 7의 중앙 이미지는 AED의 에어 태그가 스마트 폰 디스플레이에 표시된 화면 예이다. 자신이 서 있는 장소를 중심으로 AED의 에어 태그가 어느 방향으로 어느 정도 떨어져 있는지를 표시할 수 있다.
정보 제시 실험의 결과는
① 옥외(동시에 근처에 높은 빌딩이 존재하고 있지 않는 장소)라면 휴대전화 단말의 측위 오차는 약 5m 이내였다.
② 자신이 서 있는 위치를 중심으로 해 어느 방향에 대상물이 있는지를 확인하는 것이 가능했다.
③ 대상물까지의 거리에 따라 에어 태그 아이콘이 거리와 함께 스케일 변환돼 휴대전화의 디스플레이에 표시되기 때문에 대략의 거리를 파악하는 것이 가능했다.
④ 에어 태그로 등록된 대상물의 이미지나 홈페이지에의 링크 기능이 에어 태그와 현실 공간을 대응시키는데 효과적이라는 것이 확인됐다.
이들 결과로부터 휴대전화 단말의 GPS나 전자 컴퍼스가 효율적으로 기능하면 자신이 서 있는 위치를 중심으로 대피소나 소방서 등의 방재거점이 어느 방향으로 어느 정도 떨어진 곳에 있는지 파악할 수 있다는 것을 확인할 수 있었다.
수해 이력의 제시7), 8)
후지가와·가마나시가와·후에후키가와에 있어 과거 수해 이력정보를 증강현실에 의해 현장 부근에서 표시 및 확인할 수 있도록 에어 태그화 했다. 여기에서는 문헌9)에 기재돼 있는 1959년 9월(태풍15호 이세만 태풍), 1977년 8월 열대 저기압, 1982년 8월 태풍 10호에 의한 수해 기록으로부터 현장사진과 해설문을 다리의 이름 및 지명, 그 고장 사람의 증언 등으로부터 장소를 추정해 에어 태그화 했다. 그림 8은 에어 태그화 된 후지가와 수계의 수해 이력을 서버 어플리케이션의 Google 맵 위에 표시한 것으로 아이콘을 클릭하면 그림 9에 나타내는 것과 같이 당시의 현장사진과 함께 설명문이 표시된다.
그림 10은 후에후키 시청 앞 제방 위에서 과거 수해 때 찍은 피해사진을 증강현실로 표시한 예이다.
이 지역에 대한 지식이 있는 시스템 평가 피험자로부터는 과거 수해의 피해상황을 구체적으로 그 자리에서 볼 수 있고 수해의 위험도를 가깝게 느낄 수 있었다는 회답을 얻었다. 증강현실을 사용하면 수해 때의 수위 높이나 수량의 많음, 제방의 정비나 지형의 변화 등을 그 자리에서 비교할 수 있어서 필드에서의 수해 리스크 이해에 효과적이다.
방재 거리걷기에서의 활용 실험
나가레야마 신시가지 지구 안심·안전 마을조성협의회 모델사업의 일부로서 방재 거리걷기에서 시스템의 활용 실험을 한 사례를 소개한다. 그림 5에서 소개한 에어 태그 등록용 어플리케이션을 기록한 트랙 로그와 이미지 정보 수집 결과를 Google 맵 위에 표시했다(그림 11). 이러한 기록 툴은 실제로 걸은 경로와 위험한 곳, 방재에 도움이 되는 정보를 얻은 장소를 정확하게 기록할 수 있어서 거리걷기 후 워크숍에서 위치 확인이나 다른 참가자와의 정보 공유에 효과적이었다. 그러나 스마트 폰의 전원용량에 한정이 있는 점이나 낮 시간대 옥외에서는 화면을 확인하기 어려운 점 등 참가자로부터 시스템을 실용화 하는데 있어 과제에 대한 의견도 많았다.
종래의 종이 방재 맵을 활용하기 위해서는 지도를 읽어내는 능력이 필요하지만 스마트 폰의 GPS나 자이로 센서의 기능을 활용하는 증강현실은 에어 태그로 등록된 방재정보와 자신의 위치 관계를 보다 이해하기 쉽게 나타낼 수 있는 구조이다. 재해예측도의 예측 진도나 예측 수량 등 해저드 정보를 필드에서 보다 이해하기 쉽도록 제시하는 구조로서 큰 가능성을 가지고 있다. 또, 필드 실험에서는 이번에 소개한 시스템에서는 서포터하고 있지 않은 동영상을 볼 수 있도록 해 달라는 의견도 있었다.
한편, 스마트 폰의 전지 성능이 나쁘다거나 화면이 작아 보기 힘들다 등의 솔직한 목소리가 있었던 것도 사실이다. 이번 원고에서 소개한 시스템은 새로운 기술이나 보급 도상인 스마트 폰을 이용한 구조로 표시 정밀도나 재해현장에서의 운용 가능성에 대해서는 더욱 검토가 필요하다.
증강현실의 방재 이용은 이번에 소개한 리스크 커뮤니케이션 지원 툴 이외에도 그림 13에 예시하는 것과 같은 여러 가지 소방방재활동 현장에서의 활용을 기대할 수 있다. 현재 실용화가 기대되고 있는 안경 탑재형 헤드 마운트 디스플레이의 개발이나 측위 정밀도의 향상이 실현되면 증강현실의 방재 이용이 더 진행될 수 있을 것으로 생각된다.
참고문헌
1) 히로세 히로타다, 사람은 왜 대피가 늦는가 ― 재해의 심리학, 슈에이샤 신서(2004)
2) 고무라 다카시, 히라노 아키라: “도상훈련 DIG(Disaster Imagination Game)에 대해서” (1997) 지역안전학회 논문보고집, p.136-139
3) AR의 모든 것 - 휴대폰과 인터넷을 바꾸는 증강현실, 닛케이 커뮤니케이션 편(2009.6)
4) http://www.layar.jp/layar
5) 시바야마 아키히로, 다케하라 야스시, 호소카와 마사후미: “증강현실(AR)을 이용한 현장에 있어 경보와 방재정보 가시화의 시도”, 제27회 (2010년도) 지역안전학회 연구발표회 경개집, No, 27, pp.79-80 (2010.11)
6) 조후시(調布市) 홍수 재해예측도,
http://www.city.chofu.tokyo.jp/www/contents
/1183592386922/index.html
7) 호소가와 마사후미, 다카나시 겐이치: “증강현실(AR)을 이용한 현 위치에 있어 방재정보 가시화의 시도”, 소방연구소 보고 111호, pp.1-6 (2011.9)
8) 호소가와 마사후미: “증강현실(AR)을 이용한 리스크 커뮤니케이션 툴의 개발”, 전자정보통신학회 2012년도 종합대회, 심포지엄 세션 안전·안심 생활을 위한 정보통신 시스템, AS-5-6(2012.3)
9) 후지가와·가마나시가와·후에후키가와, 홍수 개요, 2008년도 판, 국토교통성 간토지구 정비국, 고후하천국도사무소
<글, 사진 : 김영민 기자>
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