스마트공항과 차세대 보안검색 기술

2016년 2월에 ENISA에서 발표한 자료에 의하면 “스마트공항은 사물인터넷(IoT) 기술에 기반해 여객처리 과정을 개선하고 새로운 기능을 제공하기 위해 내부 자산과 연결된 ICT 환경을 구축 및 최적화하며 자동화된 프로세스를 활용하는 공항”이라고 정의하고 있다[7].

즉 스마트공항은 AI, 빅데이터, IoT, 로봇, 생체인식 등 ICT 기술을 기반으로 공항 운영의 효율성뿐만 아니라 공항 이용자의 편의성을 높이는 방향에 중점을 두고 있다는 것으로 이해할 수 있다.

최근 국내외 공항들은 이용객이 급증하면서 스마트공항에 대한 추진이 활발히 진행되고 있다. 중동지역의 대표 공항으로써 두바이 국제공항은 공항 터미널에 입·출국 시간을 단축하기 위하여 약 40기의 Smart Gate를 국제터미널 T1, T2에 도입하였다. Smart Gate는 생체신호 정보 및 Smart Gate ID카드 등을 이용하여 입·출국 프로세스를 자동화하고 이를 통해 해당 프로세스의 소요시간을 10초 내외로 단축하였다는 결과를 발표하였다[8].중국은 무역 및 소득 성장으로 자국 내의 급증하는 항공 여객 수요에 따라 스마트공항의 기술 개발 및 도입을 적극적으로 추진하고 있으며, 화웨이와 센젠공항은 스마트공항 2.0을 내세우며 관련 솔루션을 개발하고, 일부는 채택하고 있으며, CEBIT 2018에 빅데이터, 인공지능, IoT 기술을 기반으로 한 플랫폼을 발표하였다[9].

국내의 경우, 국토교통부는 2017년 9월에 “스마트공항 종합계획”을 발표하였으며, 2022년까지 스마트공항 구현을 위한 비전, 목표와 스마트접근 교통을 포함한 6개 전략 및 이에 따른 추진과제를 <표 1>과 같이 정하고 추진 중이다[10].

인천국제공항공사는 2023년까지 인천국제공항의 스마트공항 실현을 위하여 SIMPLE, EASY, ON-TIME, ENJOY를 키워드로 하여 100개의 주요 실천 방향을 정의하고 추진하고 있다. 특히 여객 관점에서 공항 이용 프로세스의 자동화 및 개인화를 위한 홈 체크인, 휴대폰 기반의 챗봇(Chatbot), 공항 내 안내 로봇, 맞춤형 면세쇼핑, 수화물 추적정보 제공 등을 제공할 계획이다[11].

항공 이용 여객들은 (그림 3)과 같이 자택에서부터 주차장, 공항에 도착해서 수하물을 위탁하고, 체크인한 후 보안검색대를 통과해 출국 심사를 하고, 면세구역 등에서 대기하게 된다. 비행기 탑승 후 목적지에 도착하여 수하물을 수취하고, 여권, 비자 등을 확인하며 입국 심사를 거처 공항 연계 교통편 등을 활용하여 최종 목적지까지 가는 항공 여객 프로세스를 거치게 된다. 귀국은 이러한 프로세스의 역으로 되어 있다[12].

(그림 3)

공항 이용 프로세스

[출처] “이용자 중심 스마트공항 발전방향,” ETRI 성과발표회, 2018.

스마트공항은 이 모든 프로세스를 여객에게 공항에서의 시간과 공간의 이용에 대한 편의와 경험을 제공하는 것을 대상으로 하고 있기 때문에 다양한 유형의 서비스가 특정성과 보편성을 가지는 특징이 있다.

한국전자통신연구원(ETRI)에서는 여객의 공항 이용 프로세스별 니즈 및 이에 대응하는 요구 서비스를 2018년 일반인들을 대상으로 심층 면접을 통해 <표 2>와 같이 조사하였으며, 이 결과에 의하면 보안검색, 셀프체크인, 수하물 위치정보 서비스 등에 대한 니즈와 서비스에 대한 수요가 크게 요구되었고, 그만큼 중요성이 있다는 것을 파악할 수 있었다[13].

스마트공항의 유망 서비스를 실현하기 위해서는 다양한 ICT 기술이 적용되어야 한다. 앞서 제시된 유망 서비스 실현을 위하여 적용이 필요한 ICT 주요기술 분야에 대한 전문가 조사 결과 (그림 4)와 같이 인공지능, 빅데이터, 생체정보, 모바일 네트워크 및 앱 기술의 중요도가 높은 것으로 조사되었다[13]. 이는 유망 서비스의 선호도 기준으로 제시된 편의성, 편리성 그리고 시간 절약이라는 관점에서도 주요한 기술로 판단된다. 인공지능 기술은 인간의 뇌와 같이 학습, 추론, 지각, 이해 등의 능력을 컴퓨터가 처리하여 주는 기능으로 공항 이용 시에 발생하는 궁금증과 어려움 또는 문제점 등을 고객과 실시간으로 대화하여 해결하여 주는 챗봇 안내 도우미 등에 활용될 수 있다. 빅데이터 기술은 자연 또는 인위적 환경에서 생성되는 정형 및 비정형의 대규모 디지털 데이터로써 공항을 출·입국하는 여객 정보는 물론 공항 내에서 행해지는 모든 제반 사항에 대한 정보를 빅데이터화함으로써 공항 운영은 물론 다양한 공항 서비스를 분석하고, 예측할 수 있고, 빅데이터는 원스톱(One-stop) 서비스에 최적화된 솔루션을 제공한다.

(그림 4)

스마트공항 관련 ICT 기술분야 중요도

생체정보 기술은 사람마다 특성이 다른 지문, 홍채, 혈관, 얼굴 모양, 음성, 손금, 정맥 분포 등 개인의 독특한 생체 정보를 추출하여 정보화한 후 인증방식 등에 이용하는 기술로 여권의 본인인증, 항공권의 발급, 출·입국 통제, 신원 확인, 보안 검사 등에 활용할 수 있다. 내비게이션 기술은 공항 내 수하물 처리 시스템, 주차 지원, 길/상황/각종 정보 안내 노약자 케어 등 도우미로 활용이 가능하다[1], [3].

이와 같이 공항의 서비스 품질, 이미지 제고를 위하여 스마트공항 실현에 요구되는 ICT 기술의 적용은 매우 중요하다. 이러한 ICT 기술은 선행기술이 존재하고 비용 및 성능 측면에서 기술 도입이 당장 불리한 측면이 있다 할지라도, 공항 운영 및 서비스 발전속도에 신속한 대응을 위하여 필수적 요소이다.

과거 항공 테러의 유형은 항공기 납치, 공중 폭파 등과 같은 단일 패턴이었으나, 최근 프린트 잉크 토너, 신발, 음료수 등을 이용한 폭탄테러와 같이 그 수법이 지능화되어 항공기를 통한 국제테러 위협은 계속적으로 증가하고 있으며, 주요 대상국은 전 세계적인 확산 추세에 있다[5], [15].

국내는 1986년 김포공항 국제선 청사 폭탄테러 이후 테러 사건이 발생하지 않았으나, 최근 이슬람 국가(IS: Islamic State)가 대한민국을 테러 대상 60개국에 포함한다고 발표하여 위험성은 높아지고 있다[16], [17].

항공기 테러 위협에서 여객의 안전하고 편안한 여행과 항공기의 안전 운항을 위하여 항공기 탑승 전 모든 여객 및 휴대 물품에 대하여 무기류, 폭발물 등 위험 물품 소지 여부에 대하여 보안검색을 실시하고 있다. 보안검색에 사용되는 장비로는 문형 금속탐지장비, 휴대용 금속탐지장비, 엑스선 검색장비, 폭발물 탐지장비, 폭발물흔적탐지장비(ETD: Explosives Trace Detection)가 있다[18].

신체에 대한 접촉 없이 여객 신체를 검색하는 장비는 금속물체 위험물만 찾는 문형 금속장비에서 고도화되고 있는 테러 위협에 대비하여 비금속 무기 또는 폭발물 등의 위험성이 있는 물건 탐지가 가능한 전신검색 장비로 발전하고 있다. 현재 공항에 많이 적용된 전심검색장비로는 L3 Sec. & Det. Systems사의 ProVision2와 Rehode & Schvarz 사의 QPS200이 있으며, 휴대전화 전자파보다 낮은 밀리미터파를 이용하여 옷 속에 숨겨진 위험물 탐지가 가능하다. 또한, 여객 수화물 검색을 위한 엑스선검색장비는 수하물 내 물품을 좀 더 세밀하고 사각지대가 없이 빠른 검사를 위하여 2-D scanner에서 3-D scanner, 컴퓨터단층촬영(CT: Computed Tomography) 기술이 도입되고 있다. Anlogic사의 3D-CT 엑스선검색장비는 ETD 기능이 포함된 all-in-one 엑스선검색장비로 장비 설치 공간을 줄일 뿐만 아니라 정확하고 신속한 수하물검색을 가능케 했다.

항공 여객의 급격한 증가는 보안검색을 받기 위한 대기시간 증가를 예측 가능케 하고 이에 선진 세계 공항에서는 보안 준비과정을 병렬처리가 되도록 재구성하고 자동화 판독기술 등의 고도화를 통하여 대기시간을 단축시키고 있으며, 네덜란드 스키폴 공항에서는 ‘Smart Security System’을 통하여 보안검색대를 병렬로 배치하여 검색 속도 및 업무 효율성을 높이고 있다. 보안검색대의 자동 트레이 디스펜서가 자동 정리됨에 따라 여객의 편의성이 높아지고 휴대수하물이 동시에 투입되어 업무운영 효율에 따른 여객 대기시간이 줄어든다. CT 기술을 이용하여 판독업무의 정확성이 높아지고, 전자기기를 분리하지 않아 여객의 편의성이 높아진다. 보안검색 요원이 검색 이미지를 판독하지 않고 자동으로 의심 수하물을 분류하기 때문에 보안검색 요원의 업무강도를 줄여주고, X-Ray 검색 이미지를 전송 받아 따로 배치된 보안검색 요원이 이미지를 판독하여 인력 운영의 효율성 및 보안검색 요원의 업무 강도를 줄여 준다[19].

항공 여객 증가와 보안검색 시간 증대에 따라 보안목표 달성과 동시에 보안조치에 대한 여객편의에 대한 부정적 영향 경감들 위하여 세계 각국의 민간항공회사 단체인 국제항공수송협회(IATA)에서는 지능-행동방식 분석 및 여객 데이터와 함께 검색기술을 결합하는 ‘미래여객보안검색대(Checkpoint of the Future)’ 개념을 제시한 바 있다[20]. 기존 보안검색은 위험물만의 선별하는 반면, 미래 여객 보안검색대는 위험인물 선별을 통한 검색으로 여객 데이터의 활용을 통하여 위험 기반의 여객 검색 및 자연스러운 보행을 통한 검색이 될 것으로 판단하였으나 관련 기술구현 어려움으로 여전히 실험실 검증 시스템으로 남아 있다.

여객의 자연스러운 보행을 통한 검색기술 실제 적용은 두바이 공항 터미널 T3에 설치된 ‘Smart Tunnel’이다[20]. 여객은 여권, 신분증 또는 탑승카드와 같은 여행 서류를 사용할 필요 없이 Smart Tunnel 내에서 15초 이내로 자연스러운 걸음을 하는 동안 안면 인식이 이루어지며 사람이 개입하지 않는 여권 통제 절차를 완료할 수 있다. 따라서, 보행형 검색 기술은 증가하는 항공 여객에 따른 단기간 기반시설확충 어려움과 보안강화로 인한 대기시간을 획기적으로 줄이기에 적합한 기술이라 할 수 있다.

우리나라는 전체 여객량의 약 93%가 인천, 김포, 김해, 제주 4개 공항에 집중되어(2018년 기준) 여전히 공항 혼잡은 해결해야 할 문제로 남아 있다. 또한, 국제항공운송협회(IATA)는 우리나라 항공여객이 2020년까지 연평균 8.1% 증가할 것으로 예측하고 있어 공항 시설 확장 등 기반 시설 구축만으로는 지속적인 공항경쟁력 확보와 고품질 서비스 제공에는 한계가 있을 것이다. 이에 국토교통부의 ‘스마트공항 종합계획’에는 보안검색 시간을 단축하기 위한 병렬 검색대 및 Walk Through 보안검색 도입, 인적 오류를 최소화하기 위한 AI 기반 X-Ray 자동 판독 시스템 개발이 포함되어 있다[10].

인천공항 2터미널 개항에도 불구하고 폭발적인 항공 여객 증가에 따라 2013년이면 포화상태가 예상되어 인천국제공항공사는 터미널 혼잡을 대비하여 ‘스마트 에어포트’ 기술을 개발하고 있으며 스마트 보안검색을 위하여 (그림 6)과 같이 여객이 캐리어 등 휴대 물품을 소지한 채로 터널을 통과하면 자동으로 보안검색이 완료되는 ‘터널형 보안검색’을 2023년 세계 최초로 도입하기로 예정되어 있다[21].

(그림 6)

인천공항의 터널형 보안검색 절차 개념도

[출처] 인천국제공항공사. 2018.6.17.

한국공항공사는 보행형 검색기술 도입에 앞서 인공지능 딥 러닝(Deep Learning) 기술을 항공보안 분야에 접목한 ‘X-Ray 보안검색 자동판독 솔루션’ 개발을 국내 최초로 성공하였다[22]. 한국공항공사가 개발한 인공지능 딥 러닝 기술 활용 X-Ray 보안검색 자동 판독 솔루션은 여객의 수하물 검색 과정에 축적된 빅데이터와 인공지능을 적용하여 항공기 내 반입금지 물품을 자동으로 판독·검출·분류할 수 있는 미래형 항공 보안 솔루션으로, 지속적으로 증가하고 있는 기내 반입금지 물품을 적발하는 데 일관된 성능을 제공함으로써 보안검색의 인적 오류를 최소화하여 항공 보안이 강화되고 보안요원이 신속한 판단을 할 수 있도록 지원함으로써 보안검색 대기시간을 줄 일 수 있다.

ETRI에서는 (그림 7)과 같은 개념의 터널기반 WT형 스마트 보안검색 기술 개발에 대한 기획연구를 추진 중에 있으며, 3단계 기술수준을 목표로 하는 시스템 구조 및 형상, 세부 기술개발 내용, 기술적·정책적·산업적 타당성에 대한 연구를 진행하고 있다.

(그림 7)

터널기반 WT형 스마트 보안검색 시스템 예

[출처] 홍진우, “WT형 스마트 보안검색 기획 내용 및 추진경과,” 국토부 기술세미나 발표자료, 2019. 1.

터널기반 WT형 보안검색은 여객이 별도의 준비없이 휴대 물품을 소지하고 평소 보행 속도로 터널을 통과하면 행동분석, 금속탐지, 폭발물 감지, 신발 스캐닝 등을 완료하는 방식이다. 투과성이 강한 엑스선 대신 인체에 무해하고 파장이 작아 세밀한 부분까지 확인 가능한 ‘테라헤르츠파(THz wave)’를 이용하여 보행하는 여객의 신체를 검색한다. 여객의 수화물은 디지털 3D-CT를 이용하여 수화물에 대한 입체적인 분석이 가능하고 인공지능을 이용하여 빠르고 정확하게 위험물을 인식하고, 판별한다[23].