연구소개

SCIGC 연구 개요

스탠포드의 7개 단과대학과 여러 연구 기관 및 센터와 연계하는 한국스탠포드센터는 포괄적 학제간 연구 플랫폼입니다. 세계적으로 알려진 송도 스마트시티에 위치한 SCIGC는 초기 연구로서 스마트시티 기술 구현, 지속가능 도시 시스템 및 웰빙, 혁신 기업가 정신 및 비즈니스 모델, 지속가능 개발 및 글로벌 금융 경쟁력 등의 주제에 주목합니다.

스마트 시티와 지속 가능한 도시 시스템 연구에 대한 스탠포드 접근법

스마트 시티와 최첨단 과학 기술을 연결하기 위해 한국스탠포드 센터의 도시 중심 연구는 기존의 기업, 정부 및 사회가 기능하는 방식을 바꾸는 다양한 글로벌 스마트 시티 메가트렌드를 활용합니다. 이러한 기본적인 메가트렌드는 신흥 기술, 데이터 평가 도구 및 복잡한 도시 문제에 대한 심층적인 이해를 돕고 이전에는 볼 수 없었던 독창적인 솔루션을 지원하는 제도적 구조를 포함합니다.

특히, 유비쿼터스(ubiquitous) 센싱 및 광범위한 퍼포먼스 측정(예: 환경 성과, 사회 복지)의 발전은 우리가 데이터를 수집하고 복잡한 시스템을 평가하는 방식을 변화시키고 있습니다. 고성능 컴퓨팅과 그 어느 때보다 저렴한 클라우드 컴퓨팅으로 지원되는 고급 모델링 기술은 방대한 양의 데이터를 모델링하고 분석하는 방식을 변화시키고 있습니다. 마지막으로, 새로운 조직 거버넌스 모델과 지식 관리 시스템은 데이터, 정보 및 지식이 의사 결정을 돕고 궁극적으로는 복잡한 도시 시스템에 혁신적인 솔루션을 반영하는 방식을 변화시키고 있습니다. 종합적으로 이러한 메가트렌드는 스마트시티 기술 구현, 지속가능 도시 시스템 및 웰빙, 혁신 기업가 정신 및 비즈니스 모델, 지속가능 개발 및 글로벌 금융 경쟁력 등에 중점을 둔 초기 스탠포드센터 연구 포트폴리오의 기본 토대를 제공합니다.

스마트 시티의 구현은 단순히 기존의 도시 인프라 시스템에 정보 기술 하드웨어를 설치하거나 도시 데이터 스트림을 분석하기 위한 인공 지능의 적용 만으로는 구현되지 않으며, 실질적으로 "물리적 인프라, 디지털 IT 기술, 규정 및 정책, 파이낸싱 메커니즘, 지역 커뮤니티의 참여, 비즈니스 모델, 파트너십 및 다양한 기관들이 시민들의 삶의 질을 높이기 위하여 서로 어우러져 만들어지고, 적용되고, 유지될 때 스마트 시티가 구현된다고 할 수 있습니다. SCIGC는 이러한 일련의 기술, 정책 및 조직구조의 집합을 도시 "메타구조"라고 합니다.

SCIGC가 정의한 스마트시티 메타구조는 다음의 세 가지 핵심 기본 요소로 구분됩니다. 

1. 센싱 및 데이터 수집 네트워크 (Dense Sensing and Data Collection Network) - 이는 도시 메타구조 내의 "물리적 인프라 세트"로 구성되며, 이 네트워크는 스마트 시티 목적(예: CCTV 카메라, 도로 교통 센서)에 따라 구축되고, 수적인 측면과 기능적인 측면을 고려할 때 개인 스마트폰을  활용하는 것도 고려할 수 있습니다.  
2. 데이터를 정보로 변환하는 전산 (Computation) - 센싱 네트워크를 기반으로 지속적으로 증가하는 도시 데이터 흐름을 거주자, 기업, 외부 방문자가 사용가능한 정보로 변환하는 계산 알고리즘(기계 학습, 강화 학습, 인공 지능)을 활용합니다. 수집되는 데이터 흐름을 효율적이고 빠르게 처리하고, 스마트폰 또는 알람 시스템을 통해 시민에게 정보를 제공합니다. 
3. 참여 메커니즘 (Engagement Mechanism) - 참여는 중요한 스마트 도시 구성 요소로, 센싱 네트워크와 Computation의 계층 (Layer)을 통해 스마트 시티 기본적 메타구조가 이루어 질 수 있으나, 도시의 삶의 질을 높이기 위해서는 효과적인 참여 메커니즘이 필요합니다. 

도시에서 일상을 살아가는 시민들의 삶의 질 개선을 위한 지속적 가치 창출 없이 스마트 시티 기술은 도시 전체를 지속가능하게 개발하고 관리하는 효율적 도구가 아닌, 일부 얼리 어답터들이 사용하는 신기술의 역할만 하게 될 수 있습니다. 이러한 참여 메커니즘은 도시 메타구조의 "규정 및 정책, 자금 조달 메커니즘, 커뮤니티 참여, 비즈니스 모델, 파트너십 및 기타 기관"으로 구성됩니다.

다음의 주요 연구 주제를 통해 스마트시티의 기본 구성요소와 모델을 검증하고 연구하며, 이를 위하여 4개의 연구 주제는 스마트시티 메타구조의 3가지 계층 요소인 감지 및 수집 (Sensing & Collecting Data), 전산(Computation), 참여 (Engagement)를 연결하는 역할을 합니다. 

1. 차량 및 인프라 시스템 (The Vehicle & Infrastructure Systems, VIS)
2. 인간 도시 상호작용 (Human Urban Interaction, HUI)
3. 디자인 사고 및 창업가 정신 (Design Thinking and Entrepreneurship, DTE)
4. 지속가능성 (Sustainability, SUST)

차량 및 기반 시설 시스템 (The Vehicle & Infrastructure Systems, VIS)
도시 감지 네트워크 및 물리적 도시 기반 시설 개발에 대한 연구로, 송도를 중심으로 인천, 서울 및 주변의 교통 데이터를 수집하기 위한 차량 연구와 인천경제자유구역청(스마트시티과) 등 기관과의 데이터 공유 파트너십을 통하여 송도 내 다수의 CCTV 영상 데이터를 기반으로 한 연구를 진행합니다.  

SCIGC의 VIS 연구에는 레벨4 자율주행 차량이 최적으로 사용 가능하도록 도로 차선의 동적 할당 (dynamic allocation)과 같은 스마트시티 메타구조를 활용하는 차세대 도시 인프라 시스템의 설계 및 개발이 포함될 예정입니다.

인간 도시 상호 작용 (Human Urban Interaction, HUI)
도시의 데이터 스트림을 인간이 해석하고 이해할 수 있는 정보로 변환하는 전산(Computation) 플랫폼 개발에 대해 연구한다. 이는 사람들과 사람이 거주하는 도시 시스템 간의 상호 작용의 지점을 연구하며, 스마트시티 내 공공 장소에서의 개인의 행동을 감지하고 해석하는 새로운 전산 알고리즘의 개발과 도시 교통 흐름을 실시간으로 최적화하기 위한 고효율 강화 학습 알고리즘의 적용 연구를 포함한다. 또한 차량 운전자가 스마트시티 환경과 차량과의 정보 흐름을 해석하고 반응하는 방식을 연구한다.

디자인 사고 및 창업가 정신 (Design Thinking and Entrepreneurship, DTE)
혁신적인 스마트시티의 참여 메커니즘 개발에 중점을 두고 연구를 진행합니다. 스마트시티 기술 요소와  데이터 중심의 연구에서 도시에 거주하는 시민이 참여할 인센티브는 부족한 경우가 많으며, 이를 사람의 참여를 통하여 혁신적이고 진취적인 가치를 추구하는 방식으로 전환합니다. 인간 중심 디자인, 비즈니스 모델 혁신은 현재 스마트시티의 설계 및 운영에 적극적으로 활용되지 않고 있으나, 본 연구 주제를 통해 다양한 사용자 그룹을 대상으로 시민의 요구를 탐색하고, 스마트시티 메타구조의 감지 및 계산 계층을 활용하여 기업들과 함께 이를 반영한 제품, 시스템 및 창업육성 활동 및 워크샵을 수행하며 다양한 관점에서 혁신에 대한 연구를 수행합니다.

지속 가능성 (Sustainability, SUST)
DTE 연구가 참여 메커니즘(engagement mechanisms) 생성에 중점을 둔 반면, 도시의 지속가능성 연구는 참여 가치(engagement value) 생성에 중점을 둡니다. 참여 메커니즘은 장기적 관점으로 접근하여 재정적 혜택과 도시 삶의 질 향상이라는 가치를 시민들에게 전달할 때 효과적으로 작동한다고 할 수 있습니다. 도시의 지속가능성 연구는 개인의 삶의 질과 금융, 글로벌 환경, 사회 및 경제적 지속 가능성의 중요성을 고려하여 수행합니다. 

도시의 메타스트럭처를 구성하는 3가지 요소와 4개의 주요 연구 주제들 간의 관계는 다음의 그림에서 설명됩니다. 스탠포드 대학 연구의 특성에 따라 SCIGC 연구 프로젝트는 두 개 이상의 연구 주제에 걸쳐있는 학제 간 연구를 기반으로 합니다. 

2022년 하반기에 스탠포드는 지속가능성 관련 연구를 위한 학계의 구심점 역할을 하기 위해 신규 단과대인 Stanford Doerr School of Sustainability(https://doerr.stanford.edu)를 창립하고 SCIGC 연구원 및 파트너는 스탠포드의 지속가능대학과 긴밀히 협력하여 도시 개발에 있어 지속가능하고 평등한 개발 모델을 연구하며, 학계, 산업체 및 한국 정부 등 파트너 간의 연결고리 역할을 할 것입니다.