건물 유지보수 혁신: 실세계 센서와 VR 통합으로 신속 수리 지원

전자 및 센서 인사이더

건물 하드웨어가 상호작용 가능한 혼합 현실 객체로 매핑된 사무실 VR 장면 예시. (이미지: 연구진)

실세계 센싱과 가상현실을 결합한 새로운 시스템으로 상업용 건물 유지보수 인력이 문제를 더 쉽게 식별하고 수정할 수 있게 됩니다. 이 시스템은 UC 샌디에이고와 카네기 멜론 대학교 컴퓨터 과학자들이 개발했습니다.

BRICK 시스템: 휴대용 센서 장치 + VR 환경 + 건물 제어 시스템 연동

BRICK이라 불리는 이 시스템은 온도, CO2, 기류 모니터링용 센서 제품군을 탑재한 휴대용 장치로 구성됩니다. 또한 특정 건물의 센서 데이터와 메타데이터에 접근 가능한 가상현실 환경과 건물 전자 제어 시스템 연결 기능을 갖추고 있습니다.

현장 스캔으로 혼합 현실 공간 생성 후 센서 데이터 오버레이

특정 위치에서 문제가 보고되면 건물 관리자가 장치를 들고 현장에 가서 스마트폰 라이다 도구로 공간을 빠르게 스캔해 공간의 가상현실 버전을 생성합니다. 스캔은 사전에 수행될 수도 있습니다. 스마트폰이나 노트북에서 이 혼합 현실 공간 재현을 열면 건물 관리자는 휴대용 장치에서 수집한 데이터뿐만 아니라 센서 위치를 해당 혼합 현실 환경에 오버레이해 볼 수 있습니다.

하드웨어 검사와 관련 데이터 수집·기록으로 신속 문제 식별 목표

목표는 건물 관리자가 하드웨어 검사와 관련 데이터 수집·기록으로 문제를 신속히 식별하도록 하는 것입니다.

"현대 건물은 기후 제어, 조명, 보안, 점유자 관리 등 여러 시스템의 복잡한 배열입니다. BRICK은 최신 컴퓨터 시스템처럼 효율적 운영을 가능하게 합니다."라고 논문 선임 저자 중 한 명인 라제시 K. 굽타(Rajesh K. Gupta)가 말했습니다. 그는 UC 샌디에이고 할리치오글루 데이터 과학 연구소 소장이자 UC 샌디에이고 컴퓨터 과학 및 공학과 교수입니다.

기존 방식: 데이터베이스 확인→현장 방문→번거로운 센서로 데이터 수집→비교·추론→정확한 위치 기록 어려움

현재 건물 관리자가 문제 보고를 받으면 먼저 해당 위치 건물 관리 데이터베이스를 확인합니다. 하지만 시스템은 그 공간에서 센서와 하드웨어가 정확히 어디 있는지 알려주지 않습니다. 그래서 관리자가 현장에 가서 번거로운 센서로 추가 데이터 수집, 건물 관리 시스템 정보와 비교, 문제 추론을 시도해야 합니다. 다양한 공간 위치에서 수집한 데이터를 정확하게 기록하는 것도 어렵습니다.

BRICK으로 현장에서 모든 데이터·센서 위치·휴대용 장치 데이터 한눈에 확인

반면 BRICK으로는 건물 관리자가 휴대용 장치와 노트북/스마트폰을 들고 현장에 직접 가면 건물 관리 시스템 데이터, 센서 위치, 휴대용 장치 데이터가 하나의 혼합 현실 환경에 겹쳐져 현장에서 즉시 접근 가능합니다. 이 시스템으로 운영자는 고정된 공기 제어 밸브부터 부실한 처리 시스템까지 건물 장비 결함도 감지할 수 있습니다.

미래: 스마트폰 직결 센서로 점유자 참여 및 건물 운영 단순화

미래에는 CO2, 온도, 기류 센서가 스마트폰에 직접 연결돼 점유자도 지역 환경 관리에 참여하고 건물 운영도 단순화되길 희망합니다.

카네기 멜론 팀이 휴대용 장치를 만들었습니다. 라제시 굽타가 이끄는 연구그룹 컴퓨터 과학 박사과정 샤오한 푸(Xiaohan Fu)가 백엔드와 VR 구성요소를 만들었으며, 이는 많은 상용 공급업체가 채택한 BRICK 메타데이터 스키마 이전 작업을 기반으로 합니다.

GPS 정확도 한계 극복: 에이프릴태그(AprilTags)로 cm급 위치 보정

VR 환경에서 사용되는 위치 정확도 확보는 주요 과제였습니다. GPS는 약 1미터 반경 정확도만 제공하지만, 이 시스템은 몇 인치 내 정확도가 필요합니다. 연구진 해결책은 각 방에 몇 개의 에이프릴태그(AprilTags, QR 코드 유사)를 부착해 휴대용 장치 카메라가 읽고 시스템을 올바른 위치로 재보정하게 한 것입니다.

"복잡한 시스템입니다." 푸가 말했습니다. "혼합 현실 자체 구축이 쉽지 않습니다. 소프트웨어 관점에서 하드웨어, 센서, 액추에이터가 제어되는 건물 관리 시스템 연결은 안전과 보안 보장이 필요한 복잡한 작업입니다. 우리 시스템 아키텍처로 이를 대화형 프로그래밍 방식으로 수행할 수 있습니다."

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