노후화되는 인프라 유지보수가 중요한 화두
부족한 인력을 보완하고, 효율성을 높여줄 테크놀로지에 대한 수요 증가
노후화가 진행되고 있는 일본 인프라
일본의 사회 인프라는 1950~70년대 고도성장기에 다수 건설돼 현재 건설 후 50년 이상 된 인프라가 상당한 비율을 차지하고 있다. 아래 그래프는 도로교, 터널, 하천관리 시설 등의 인프라에서 10년 단위로 50년 이상 지난 비율을 보여주는데 사회 인프라 전반의 노후화가 빠르게 진행됨을 보여준다. 일본 국토교통성의 2020년부터 2040년까지 사회기반시설의 노후화 추이 예측에 따르면, 2040년 기준 건설 후 50년 이상 지난 시설의 비중은 도로교량은 30%에서 약 75%, 터널은 약 22%에서 약 53%로 높아질 것으로 예상된다. 이런 노후화로 인해 유지·보수 비용 부담이 증가하고 중대사고 발생이 우려되고 있다.
<건설 후 50년 이상 경과한 일본 사회 인프라 비중>
[자료: 국토교통성]
지진의 영향도 중요한 고려 사항이다. 동일본 대지진, 구마모토 지진, 노토반도 지진과 같은 거대 지진이 인프라 구조물에 미치는 영향은 예측하기 어려운 가능성을 키우고 있다. 또 일본 지자체(시정촌)의 토목 예산은 최고치였던 1993년도(약 11조5000억 엔)에서 2011년도까지 약 절반(약 6조 엔)으로 감소했다. 지자체(시정촌)의 토목 부문 직원수 감소율은 약 14%로 전체 지자체(시정촌) 감소율 약 9%보다 더 큰 것으로 나타났다.
일본 인프라 노후화 문제는 자연재해, 지자체의 토목 예산 감소, 토목 부문 직원수 부족, 원자재 가격 급등 등으로 쉽사리 해결이 어려운 상태다. 최근 일본 내에서는 이에 대응하기 위해 디지털 기술이 주목받고 있다.
일본 정부의 대응 방침
일본 국토교통성은 2013년 11월 ‘제1차 인프라 장수명화 기본계획’을 수립, 라이프라인의 안전 확보를 위한 유지·보수 사이클 구축과 유지·보수 산업의 경쟁력 강화 방안을 제시했다. 2021년에 발표된 제2차 계획은 사후보전 대신 사전 유지·보수, 즉 예방보전의 중요성을 강조하며, 테크놀로지를 활용한 업무의 무인화 및 자동화를 통한 생산성 향상을 지향하도록 명시했다. 국토교통성이 관할하는 인프라를 대상으로 향후 유지·관리 및 갱신에 소요되는 비용을 추정한 결과, ‘예방보전’을 실시하면 ‘사후보전’보다 비용을 약 50% 절감할 수 있을 것으로 보고 있으며, 30년간(2019~2048년)을 누적해서도 약 30%의 총 비용 절감 효과가 있을 것으로 예상하고 있다.
<사후보전에서 예방보전으로의 전환에 따른 인프라 유지관리비 절감>
[자료: 국토교통성]
아울러, 복수의 지역 및 분야를 ‘군(群)’으로 묶어 ‘지역 인프라군 재생 전략관리(地域インフラ群再生戦略マネジメント)’를 추진하고 있다. 이 과정에서 선도적인 민간기업의 제안을 활용하고 포괄적인 민간 위탁 또는 민간투자(PFI, Private Finance Initiative) 방식을 통해 인프라의 유지·관리 및 갱신을 추진하고 있다. 특히 앞서 얘기한 일본 지자체(시정촌)의 토목 예산 감소, 토목 부분 직원수 부족으로 민간투자(PFI) 사업의 필요성이 높아지고 있다.
<지역 인프라군 재생 전략관리 도표>
[자료: 국토교통성]
＜일본 내 PFI사업 실시 건수 추이＞
[자료: 내각부]
또 민간투자(PFI) 사업의 일환으로 2024년 ‘민간 제안형 관민 제휴 모델링 사업’을 지난해에 이어 두 번째로 개최 중이다. 이 사업은 상반기(2~3월 모집)에 실시되며, 지방공공단체의 인프라 노후화 등의 과제(Needs)에 대해 기술·솔루션을 제공하는 민간기업(Seeds)을 매칭한다. 특정 테마에 맞춰 과제와 민간기업을 각각 모집하며, 과제에 부합하는 기술·솔루션을 제안할 수 있는 기업이면 국적, 소재지, 업종과 관계없이 참여할 수 있다. 따라서 한국 기업에도 신청 기회는 열려 있는 상태이다.
<2024 민간 제안형 관민 제휴 모델링 사업>
마지막으로 일본 정부는 인프라 유지·보수에 디지털 기술이 필수적임을 인식하고 신기술 개발 및 실용화를 적극 추진하고 있다. ‘신기술 정보제공 시스템(NETIS)’ 운영을 통해 신기술을 개발한 기업과 해당 기술을 이용하고자 하는 기업을 연결하고 있는데, 신기술을 NETIS 시스템에 등록하면 원칙적으로 5년간 게재할 수 있으며, 등록된 신기술 정보는 법인이나 개인을 막론하고 누구나 검색할 수 있다. 해당 서비스를 이용한 기업으로부터 긍정적인 평가를 받을 경우, 게재 기간이 최대 10년까지 연장될 수 있어 장기적으로 공고할 수 있는 기회가 제공된다. 이는 정부나 공공기관에 입찰할 때 유리한 조건으로 작용할 수 있는 이점을 제공한다. 이 과정을 통해 신기술·서비스의 신뢰성을 객관적으로 증명할 수 있으며, 기업은 이를 통해 새로운 비즈니스 기회를 발굴할 수 있다.
<일본 신기술 정보제공 시스템(NETIS) 홈페이지 화면>
[자료: NETIS]
일본 사회 인프라의 IT시장 규모
시장조사 전문기관인 야노경제연구소에 의하면, 2022년도의 일본 사회 인프라의 IT시장 규모는 전년 대비 5.4% 증가한 6424억 엔으로 평가된다. 이러한 증가 요인은 철도, 공항, 물 관련(상수도, 간이수도, 하수도, 정수장, 배수처리, 농업용수 등) 분야에 대한 사회 인프라 IT 투자 확대다.
정부의 지침 및 지원 정책에 힘입어, 민간 기업들은 인프라 노후화 대응을 위한 다양한 기술 개발에 박차를 가하고 있다. 야노경제연구소의 조사에 따르면, 2022년 일본 국내 사회 인프라 IT시장 규모는 전년 대비 5.4% 증가한 6424억 엔으로 평가됐다. 2023년에는 전년 대비 1.7% 감소한 6315억 엔으로 다소 축소될 것으로 전망되나 2024년도에는 약 100억 엔의 성장이 예상되며, 인프라 IT 시장이 본격적인 보급기에 접어들 것으로 예상된다.
<사회 인프라 IT시장 규모의 추이 및 예측>
[자료: 야노경제연구소]
국토교통성이 인프라 예방보전 업무에 디지털 기술을 활용하겠다는 방침을 공개한 후, 일본의 인프라 IT시장이 점진적으로 확대되고 있다. 현재 IoT, 클라우드, AI(화상분석, 음성인식, 데이터 해석 등), 3D, 드론, 로봇 등의 디지털 기술이 실제로 적용되고 있다. 또한, 5G/로컬5G, 저전력 광역(LPWA), 셀룰러 LPWA 같은 네트워크 기술과 Wi-Fi HaLow, 6G와 같은 차세대형 통신 규격의 등장이 새로운 솔루션 창출을 전망하게 한다.
<저전력 광역(LPWA) 무선 통신 구조>
[자료: 무라타제작소 홈페이지]
인프라 유지·관리 디지털 기술 활용 사례
기존의 인프라 관리에는 사람이 직접 수행하는 업무가 대부분을 차지해 많은 시간과 노력이 필요할 뿐 아니라 높은 곳에서의 작업과 야간작업 등 산재 리스크도 우려된다. 이와 같은 난제에 대해 최근 대기업을 중심으로 디지털 기술을 활용한 인프라의 설비점검 및 원격감시, 상태진단 등의 서비스가 활발히 전개되고 있다.
1) 후지필름: 균열을 찾는 AI 화상진단서비스 ‘히비밋케’
후지필름은 사진필름 등과 관련된 기술을 활용한 AI 화상진단서비스 히비밋케(ひびみっけ)를 개발했다. 일본어로 “균열 발견”을 의미하는 이 서비스는 교량·터널 등 콘크리트 구조물의 표면을 촬영하여 화상을 후지필름의 클라우드에 업로드하면 약 1시간 후 AI 분석을 통해 자동으로 균열이 검출된다. 또한 균열의 폭 및 길이의 적산표와 합성화상, 균열선 합성화상, DXF 파일 등 4가지 데이터를 추출할 수 있다. 이 서비스가 도입되면서 구조물 점검작업시간이 14.5시간에서 5.5시간으로 62% 절감돼 업무 효율성을 크게 높였다.
2) 캐논×도세츠토목: 균열을 감지하는 AI서비스 ‘변형 상태 감지 서비스’
영상 기기 메이커의 CANON은 화상 점검에 15년 이상의 실적을 가진 주식회사 도세츠토목(東設土木) 컨설턴트와의 공동 연구를 통해 고성능의 균열 감지 AI를 개발했다. 이 기술의 특징은 상태를 검증한 후 균열을 폭의 크기로 분류한 CAD 데이터(DXF 포맷)를 생성하는 데 있다. 또한 폭 0.05mm의 작은 균열도 검출이 가능하며, 균열로 착각하기 쉬운 오염 등을 구분해 검출이 가능하다는 장점이 있다.
3) 소프트뱅크: 원격 점검 드론 ‘이치미루’
소프트뱅크는 위성항법시스템(GNSS, Global Navigation Satellite System)을 이용해 상대 측위(RTK, Real Time Kinematic)가 가능한 드론으로 육안 점검 작업의 자동화를 실현했다. 위치 정보를 제공하는 GNSS(GPS)와 비교해 측위 오차가 수 ㎝에 불과해 고도의 측위가 가능하며 높은 곳과 인구 밀집 지역, 고속도로 등 맨눈으로 직접 점검이 어려운 곳에서 활용되고 있다. 실제로 철도 선로와 역사(駅舎) 점검, 대규모 제철소 시설 점검 등의 업무에서 활용된 실적이 있다.
4) 히타치×오요지질 주식회사: 땅 속의 모습을 가시화하는 ‘지중 가시화 서비스’
자연재해 및 구조물 열화에 의해 도로 함몰 사고가 빈번히 발생하는 가운데 해당 서비스가 주목받고 있다. 이 서비스는 히타치제작소와 인프라 유지·보수를 전문 사업으로 전개하는 오요지질(주)이 공동 개발했다. IoT 기술 기반 ‘루마다’의 인공지능(AI) 해석 기술을 사용해서 화상을 해석함으로써 땅속의 모습을 가시화한다. 수도관 등 땅속 매설물의 위치와 치수를 특정하고 이용자에게 3차원 데이터로 제공한다. 이 서비스는 지면을 파헤치지 않고 공사가 필요한 부분을 특정할 수 있어 비용 절감 및 인원 효율화에 크게 공헌한다.
5) 쿠보타: 관로의 노후도를 확인하는 ‘AI 노후도 평가’
관로(管路) 제조업체인 Kubota(쿠보타)는 오랫동안 축적해 온 수도관 부식 조사 및 매설 환경의 데이터를 활용해 도쿄대학과의 공동연구를 통해 AI기술을 활용한 배관의 노후도 평가 방법을 개발했다. 관로 데이터를 바탕으로 관로별 노후도와 갱신 우선순위의 산출이 가능하며, 연간 누수 사고 건수의 예측과 현재 및 장래의 노수 위험도를 나타내는 지도작성 등 많은 서비스가 부여되고 있다. 법정 내용연수인 40년을 넘어서 갱신이 필요한 수도관이 눈에 띄는 가운데 특히 전국 지자체 사이에서 이 서비스에 대한 주목이 높아지고 있다.
6) 솔라리스: 배관 점검용 주행 로봇 ‘소하(Sooha)’
주식회사 솔라리스(SoLARIS)는 배관 내 점검용으로 카메라를 탑재한 지렁이 형태의 관내 주행 로봇 소하(Sooha)를 개발했다. Sooha의 가장 큰 특징은 지렁이의 이동 메커니즘을 모방한 점에 있다. 복잡한 곡관인 배관이나 소구경 강관 배관의 점검에는 기존의 공업용 내시경 카메라로는 한계가 있었다. Sooha는 좁고 곡관이 복잡한 곳에서도 지렁이처럼 부드럽고 유연하게 움직이며 심부 구석구석 검사가 가능하다.
시사점
일손이 부족한 일본에서는 노후화된 인프라의 보수와 관리에 디지털 기술을 접목하려는 시도를 하고 있으며, 이는 IT 분야에서 강점을 가진 한국 기업에 매우 좋은 기회가 될 수 있다. 특히 인력 부족 문제가 두드러지는 지방에서 이런 기회는 더욱 풍부하다.
2023년 9월 하마마쓰시에서 공모한 ‘레이더 기술 등을 활용한 배수설비장의 열화 상태 진단’ 실증 사업에는 KOTRA의 지원을 받은 한국의 소테리아에이트(Soteria8)가 채택돼 2023년 10월부터 2024년 9월까지 프로젝트를 진행할 예정이다. 올해에도 KOTRA 도쿄 IT지원센터에서는 일본 지자체의 사회 과제 해결을 위한 실증 실험 사업에 한국 기업들의 진출을 지원하고 있다.
아울러, 일본 인프라의 디지털화 시장에 진출하기 위해, 현지 기업들과의 파트너십을 구축하는 것이 효과적인 전략이 될 수 있다. 포벌 GDX리서치연구소의 타이라 마나부 소장은 “(한국 기업이 일본 시장에 진출 시) 일본 기업들과 파트너십을 맺는 것으로 새로운 비즈니스 창출이 가능할 뿐만 아니라 사업 리스크를 분산할 수 있어 경영의 안정성을 담보할 수 있다. 또한 일본 기업과 파트너십을 구축하기 위해서는 투명하고 신뢰 관계에 기반한 커뮤니케이션이 이루어지는 것이 중요하다.”라고 강조하였다.
2024 민간 제안형 관민 제휴 모델링 사업 관련 문의처
ㅇ 담당자: KOTRA 도쿄 무역관 정보조사팀 요시다 요시코
ㅇ 이메일: y.yoshida@kotra.or.jp
ㅇ 유의사항: 민간 기업(Seeds) 시청 기간은 2024년 3월 19일까지며, 그 이후에는 응대가 제한적일 수 있는 점 양해 바랍니다.
또한, 일본 지자체의 사회과제 해결에 디지털 기술을 접목하는 실증 실험 사업 등에 관심 있는 한국 기업은 아래 연락처로 문의 주시기 바랍니다.
ㅇ 담당자: KOTRA 도쿄 IT지원센터
ㅇ 전화번호: +81-3-5501-2847(https://www.kotrait.or.jp/kr)
자료: 국토교통성, 내각부, 닛케이신문, 닛케이크로스트렌드, 닛케이비즈니스, KOTRA 도쿄 무역관 자료 종합