연결성, 적응성, 친환경성을 갖춘 미래로 이어지는 스마트 도로

• 스마트 도로는 인프라 센서를 사용하여 도시와 교통 기관이 오늘날의 교통 관리 필요 사항을 이해하고 장기 교통 솔루션을 계획할 수 있도록 데이터를 수집한다. 
• 스마트 도로는 다목적이고 유연해야 하며, 변화하는 요구에 적응하고 더 나은 지속 가능한 건설에 대한 수요를 맞춰야 한다.
• 전기차가 더 많이 상용화될수록 통근하는 사람들은 경로 상에서 충전소를 필요로 할 것이다.
• 앞으로 기업들은 데이터를 분석하고 공동체를 위한 최적의 경로를 찾기 위해 빌딩 정보 모델링(BIM), 디지털 트윈 기술, 제너레이티브 디자인을 도입해야 한다.

프랑스의 도로 건설 업계는 급속한 도시화, 인구 증가, 새로운 모빌리티 솔루션 출현에 직면하면서 변화에 적응하기 위해 노력하고 있다. 관습이 변화하고 더 스마트하면서 친환경적인 교통수단에 대한 요구가 증가함에 따라, 인프라 산업의 주요 기업들은 빅데이터와 최신 기술에 의존하여 도로 설계 방식을 재고하고 있다.

약 120만7000킬로미터에 달하는 도로를 보유한 프랑스는 유럽 전체에서 가장 큰 도로망을 자랑한다. 오늘날 이 도로를 다시 건설하려면 2조 유로(약 2965조 원)의 비용이 드는데, 이는 프랑스의 국내 총생산(GDP)과 비슷한 수준이다. 다행히 파리 주변 일드프랑스 지역의 질소산화물 배출량의 절반 이상을 차지하는 도로 교통은 카 셰어링, 공유 자전거, 전기 자전거 및 트램과 같은 친환경 교통 수단으로 진화하고 있다.

새로운 형태의 이동 수단에 맞게 도로 조정

프랑스 인프라 업계에 종사하는 많은 사람들의 목표는 이러한 새로운 형태의 교통수단을 온보드(on-board) 및 온로드(on-road) 기술 개발의 촉매제로 사용하는 것이다.

도시 개발 및 도로 건설 분야의 주요 업체 에파주 루트(Eiffage Route)의 예측, 기술 및 개발 담당 이사 에르베 뒤몽(Hervé Dumont)은 이러한 시각을 지지한다. 뒤몽은 “공유 및 적응 가능한 공간을 선호하는 경향이 있다”며 “오늘날 이동 수단의 형태는 다양해지고 진화하고 있기 때문에, 인프라도 이에 따라 적응해야 한다”고 말했다.

에파주 루트의 인프라 연구 및 혁신 기술 이사인 프랑수아 올라드(François Olard)는 인프라가 변화에 적응해야 하는 이유를 보여주는 완벽한 예시로 차량 현대화를 꼽는다. 이산화탄소 배출 규제로 인해 자동차는 가장 먼저 친환경화되고 있다. 전기 자동차든 하이브리드 자동차든, 이러한 새로운 형태의 차량에는 주차 공간뿐만 아니라 적합한 충전소와 도로 신호도 필요하다.

올라드는 “이러한 새로운 솔루션은 변화에 맞춰 적응하는 도로 신호와 함께 역동적인 방식으로 공간을 사용해야 한다”며 “예를 들어 버스와 택시 전용 차선의 경우 버스와 택시가 지나갈 때는 자동차가 해당 차선을 비워야 하지만 나머지 시간에는 다른 차선처럼 자유롭게 이용할 수 있다고 생각해 보라”고 말했다.

역동적인 도로 신호 체계는 통근 시간 교통 관리를 개선하는 데 도움이 될 수 있다. 이것이 2020년 9월에 개통한 프랑스 최초 카풀 차선의 목표다. 이 차선은 그르노블 남동쪽 외곽 A48 고속도로의 약 8킬로미터에 걸쳐 있으며, 차량 정체의 영향을 특히 많이 받는 구간이다.

프랑스인들이 경험하고 있는 것처럼, 카풀 차선 체계에는 두 가지 이점이 있다. 교통 체증이 완화되고, 이산화탄소 배출량이 감소한다. 그르노블의 카풀 차선에는 탑승한 인원수를 감지할 수 있는 센서가 장착된 적응형 신호 체계가 필요하다.

스마트 도로 설계는 미래 사용을 반영해야 한다 

코로나19 위기 동안 카 셰어링과 카풀 관행은 감소했지만, 도로 교통은 기후 조건에 따라 계속해서 진화할 것이다. 뒤몽에게 적응이란 차량 통행으로 지정된 차선을 재고하고 ‘수요가 어떻게 변화할지 예측’하는 것을 포함한다. 뒤몽은 한 예로 통근하는 사람들이 겨울에는 자전거보다는 자동차로 출퇴근하는 것을 선호할 수 있다는 사실을 들며 “미래는 실시간 적응형 도로 개발에 달려 있다”고 말했다.

프랑스 도로 공사(Routes de France) 사장 겸 도로 인프라 건설 분야의 선두 주자인 콜라스(Colas)의 책임 개발 및 혁신 담당 부사장 베르나르 살라(Bernard Sala)도 이 견해에 동의한다. 살라는 “환경과 디지털 요소를 통합하는 데 도움이 되는 새로운 도구를 가지고서도 이 위기 속에 아무런 조처를 하지 않는 것은 부끄러운 일”이라며 “도로 설계는 사용 요소를 반영해야 한다”고 말했다.

도로 설계는 팬데믹 동안 점점 인기를 얻은 자전거에도 적응해야 한다. 자전거 유행의 유행에는 여러 가지 영향이 있다. 지난 몇 년 동안, 자전거 타기는 탄소 발자국 줄이기를 중요하게 생각하는 사람들이 선호해 왔다. 교외 및 시골을 포함한 프랑스 전역에 자전거를 더 전파하는 것을 목표로 하는 정부의 정책과 보조금도 자전거 타기를 지원한다.

올해 봄에 프랑스 전역에 약 965킬로미터가 넘는 임시 자전거 도로가 생겼다. 툴루즈의 계획처럼 일부 도시에서는 이미 영구 자전거 도로를 만들었다. 하지만 이러한 정책은 공유 전기 자전거를 위한 충전소 설치 등 신호 체계와 설비가 지원되어야만 지속될 수 있다. 뒤몽은 이러한 공간을 지정해야 우선순위를 부여하고, 보호하고, 존중할 수 있다고 말했다.

살라는 “센서와 모바일 측정 솔루션 덕분에 이제 자전거의 출현과 횡단 시간을 추적하는 것이 보행자에 비해 더 쉬워졌다”며 다중 파라메트릭 기법이 교통 통제 체계를 최적화하는 핵심 중 하나라고 설명했다.

오늘날 인프라 센서는 도로 상태를 평가할 수 있다. 향후에는 차량 내 센서 및 스마트폰과 통신하여 운전자를 안내하는 데 도움을 줄 수 있을 것이다. 또한 센서 데이터에 대해 실시간으로 적응하는 스마트 인프라, 도로 시설물, 포장도로 표시에 반영하여 도로 설계 절차 및 전반적인 운영 관리를 개선할 수 있다.

살라에게 이 단계는 앞으로 더욱 유연하고 다목적인 스마트 도로를 개발하는 데 필수적이다. 그는 도시 자전거 도로를 예로 들며 “특정 시간대에는 비어 있고 다른 시간대에는 사용하기 위험하다”며 “도로 표지병은 교통과 운송을 원활하게 하기 위해 낮 동안 치울 수 있거나 유연해야 한다”고 덧붙였다.

2020년 9월 3일, 프랑스 정부는 인프라 개발을 장려하기 위해 일상의 이동 수단에 12억 유로(약 1조1740억 원)를 할당하는 복구 계획을 발표했다. 이 기금은 두 가지 주요 용도로 세분화되었다. 하나는 자전거 교통을 위한 자원을 두 배로 늘리는 것이고, 다른 하나는 기존의 대중교통을 개선하고 이러한 서비스를 확대하기 위한 전용 노선을 만드는 것이다. 현재 진행 중인 교통 인프라 작업 속도를 높이기 위해 총 5억5000만 유로(약 8130억 원)가 배정되었다.

뒤몽에게 도로 인프라 현대화의 핵심은 도로 건설 방식과 디지털 및 신흥 기술을 얼마나 잘 통합하는지에 달려있다. 목표는 환경적 요소와 지속가능성을 건설에 통합하는 동시에 여행자의 변화하는 관습과 필요에 보조를 맞추는 것이다.

살라는 “도로는 단순히 이동을 위한 수단이 아니다”라며 “도로에는 주차 관리 외에도 충전과 보관을 위한 필수 시설 등 표준으로 개발하는 데 필요한 여러 용도가 있다. 이는 단순한 양보의 차원을 훨씬 뛰어넘는 것”이라고 말했다.

기술 혁신으로 도로에 대한 체계적인 접근 추진

이러한 새로운 현실은 시장 참여자들에게 적응을 요구하고 있다. 올라드는 “지난 몇 년 동안 우리는 더욱 체계적인 접근 방식을 향해 나아가고 있다”며 “우리의 역할은 점점 더 연결되는 교통수단을 받아들이는 것이다. 이러한 새로운 접근 방식은 현재 빅 데이터와 에너지를 중심으로 가속화되고 있다”고 말했다.

그럴 만한 이유가 있다. 유럽은 필요한 모든 도로 인프라를 갖추고 있지만, 미래를 대비하려면 새로 건설하기 보다는 지리 정보 과학(GIS) 데이터와 최신 기술에 의존하여 도로 인프라를 유지하고 개선해야 한다. 이러한 변화에 대응하기 위해 도로 분야 기업들은 디지털 전환을 기반으로 특히 BIM와 같이 데이터가 풍부한 프로세스를 통합하는 설계 방법을 고려하고 있다.

에파주 팀은 다른 업계가 직면하지 않은 문제에 직면했다고 인정했다. 뒤몽은 “이러한 유형의 인프라는 선형적이고 거의 무한대에 가깝기 때문에 대상을 묘사하기가 더 어렵다”며 “두께, 재질, 심지어 열 성능과 같은 다양한 속성을 디지털 형태의 속성으로 묘사하는 것은 쉽지 않다”고 말했다.

이러한 어려움을 극복하고 디지털 트윈을 만들 수 있는 충분한 데이터를 생성하는 것이 목표다. 뒤몽은 “궁극적으로 이번 과제는 초기 아이디어부터 시공까지 설계의 모든 단계를 통합하여 상호 운용할 수 있도록 만드는 것”이라고 말했다.

살라에 따르면 이러한 교차 접근 방식을 통해 노면 품질과 안전을 개선할 수 있을 뿐만 아니라 배수, 저장 및 열 확산과 관련한 문제를 해결하기 위해 설계를 사용할 수 있다. 살라는 “디지털 트윈과 인공 지능을 함께 활용하여 의미를 도출할 수 있다”고 말했다. “우리는 머지 않아 대단히 복잡한 체계를 다루게 될 것입니다. 디지털 모델링과 시뮬레이션을 통해, 더욱 정확한 데이터를 바탕으로 한 새로운 솔루션을 제공하여 설계자와 지방 정부가 도로를 환경에 더 잘 통합할 수 있도록 도움을 줄 수 있죠.”

제너레이티브 디자인도 상당한 유용성이 입증된 솔루션이다. 이 도구는 도로 매립형 LED 패널을 사용하여 파리의 교차로에 역동적으로 조명을 비춤으로써 도로를 더욱 안전하게 건너게 한 콜라스의 플로웰 프로젝트에서 시범 사용됐다.

해당 프로젝트는 2020년 10월 BIM 도르 어워드의 선구적 접근 방식(Pioneering Approach) 부문에서 BIM 은상을 수상했다. 살라는 제너레이티브 디자인을 사용하면 “사람이 만들 수 있는 것보다 더 많은 매개변수와 제약 조건 통합이 가능해져서 놀랍도록 짧은 시간 안에 여러 시나리오를 만들 수 있다”고 말했다. 또한 제너레이티브 디자인을 활용하여 해당 팀은 건설 중에 교통 혼란을 최소화하는 솔루션을 결정할 수 있었다.

친환경 인프라로의 전환에 대한 전망 설정 

새로운 전기, 자율, 탄소 중립 운송 수단이 등장한 덕분에 인프라 설계는 이제 유럽 연합이 그린 딜(Green Deal)의 일환으로 수립한 에너지 절약 정책에 기여할 수 있다.

한 예로 프랑스 온실가스 배출량의 거의 절반이 인프라 사용을 통해 발생하는데, 저탄소 프로그램과 전기 자동차 개발, 유연한 도시 교통 정책 및 관련 인프라를 통해 2030년까지 배출량을 15~30% 줄일 수 있다.

2009년 프랑스에서 체결된 자발적 이행 협약(Voluntary Commitment Agreement)과 같은 계획에 힘입어 친환경 도로 인프라 프로젝트가 업계 전반에서 등장하고 있다. 오늘날 식물 기반 솔루션은 석유 기반 제품에 의존하지 않아도 많은 인프라 요건을 충족할 수 있다. 뒤몽이 지적했듯이 이를 통해 이해관계자들이 더욱 환경 친화적인 솔루션을 채택하도록 장려할 수 있다.

“우리의 사명 중 하나는 새로운 공정과 방법을 개발하여 계약 당국을 지원하는 자문 엔지니어가 친환경적인 대안으로부터 이익을 얻을 수 있게 하는 것”이라고 뒤몽은 말했다. 그는 이렇게 해야 업계가 ‘지속 가능한 건축, 연속성 존중, 자원 재사용’을 위해 경제, 기술, 환경적 요소 간의 균형을 맞출 수 있다고 생각한다.

친환경 도로 자재 분야의 선구자인 에파주 그룹은 이러한 추세의 잠재력을 일찍이 입증했다. 에파주는 에너지 소비를 50% 이상, 온실가스 배출을 70% 이상 줄여서 에너지 소비를 감축할 수 있는 레시탈- ARM®(Recytal-ARM®)과 같은 다양한 식물 기반 공정을 개발했다. 이 개발은 소나무 수액 기반 유화액 레시탈- ARM®을 사용하는 상온 혼합식 재활용 공정을 통해 이루어진다. 에파주 루트는 도로 건설 및 도시 개발에 사용하기 위한 유기농 제품 인증을 획득한 최초의 프랑스 도로 공사 기업이다.

이러한 새로운 기술 및 친환경 솔루션으로 활성화된 도로 산업은 친환경적이고 지속 가능한 사회의 원동력이 되어 가는 중이다. 그럼에도 미래의 도로를 건설하기 위해서는 업계 자체가 디지털을 기반으로 하고 체계적인 접근 방식을 기반으로 변화해야 한다. 살라는 “새로운 인프라 관리 방식과 결합할 때 이 모든 것이 가능하다”며 “에너지, 재활용성, 환경에 미치는 영향을 총체적으로 관리하기 위해 도로도 건물과 같은 변화를 겪지 않을 이유가 없다”고 말했다.

이 기사는 업데이트 되었다. 원문은 2020년 11월에 게시되었다.