제4차 산업혁명과 스마트도시 - K-water와 ...water.or.kr/upload/issue_report/20170628_issuereport_1498631480257.… · % 안전 분야에는 $$ &와 연계된 통합감시시스템에너지

국내 이슈 - (분야) 공통middot기타

- 제4차 산업혁명과 스마트도시 -

제4차 산업혁명의 시대를 맞이하여 전세계적으로는 최첨단 ICT가 융합된 스마트도시

활성화에 대한 관심이 높아지고 있으며 관련 산업시장 또한 급격히 성장하고 있다

본 이슈리포트를 통해 국내ᆞ외 스마트도시 최신 동향을 살펴보고 향후 제4차

산업혁명을 선도하기 위한 한국형 스마트도시 구축 모델을 정립하고 미래를

향해 나아가야할 방향에 대해 고찰해본다

본 이슈리포트는 발간기관의 공식적인 의견이 아니며 작성자(연구진)의 견해임을 밝힙니다

VOL2017-242017 6 28

목 차

1 4차 산업혁명 amp 스마트도시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

2 국ᆞ내외 스마트도시 동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 3

3 K-water 스마트도시 구축 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

4 부산 EDC 스마트도시 구축 계획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

- 2 -

1 제4차 산업혁명 amp 스마트도시

제4차 산업혁명 시대를 맞이하여 물리적 도시공간과 인터넷 가상공간의 연결이

용이해지면서 다양한 도시문제를 해결하고 도시발전과 시민들에게 편리성 제공을

위하여 스마트도시 조성 산업이 활성화 되고 있다 특히 오늘날처럼 급격한

기후변화 환경오염 산업화로 인한 도시 기능의 비효율적인 측면을 개선시키기

위해서 스마트도시의 역할이 중요해지고 국내ㆍ외의 관심이 증대되고 있다

향후 스마트도시의 시장규모는 세계적으로 lsquo14년 04조 달러에서 lsquo19년 11조 달러로 급증 전망

(제4차 산업혁명 정의) lsquo제4차 산업혁명rsquo 용어는 2016년 세계 경제 포럼(WEF

World Economic Forum)에서 언급되었으며 인공지능(AI) 사물 인터넷(IoT)

빅데이터 모바일 등 첨단 정보통신기술이 경제middot사회 전반에 융합되어 혁신적인

변화가 나타나는 차세대 산업혁명을 의미한다 제4차 산업혁명은 초연결

(hyperconnectivity)과 초지능(superintelligence)을 특징으로 하여 기존 산업혁명에

비해 더 넓은 범위에 더 빠른 속도로 크게 영향을 준다

(스마트도시 정의) 스마트도시는 사물인터넷(IoT) 인공지능(AI) 빅데이터 등 최

신 ICT 기술을 도시 기능에 적용하여 지속가능한 도시환경을 제공한다 스마트

도시 서비스는 교통 안전(방범 방재 등) 에너지 물관리 등 다양한 분야에

포괄적으로 적용된다 해당 분야별 적용되는 대표적인 기술로는 교통 분야에는

지능형교통시스템(ITS) 안전 분야에는 CCTV와 연계된 통합감시시스템 에너지

분야에는 스마트그리드(Smart-Grid) 및 에너지저장장치시스템(ESS) 물관리

분야에는 지능형물관리시스템(SWC) 등이 있다

- 3 -

2 국내ᆞ외 스마트도시 동향

(국내동향) 스마트도시관련 국내동향은 국가차원에서 4차 산업혁명 시대의 선도적

역할 수행을 위해 스마트도시 관련 법률 개정 및 산업 활성화 정책을 추진하고

있다 특히 新 정부 핵심 공약인「ICT 르네상스」는 도시 기반시설에 최신 ICT 기술을

적용한 스마트도시 확산을 목표로 하여 편리고 효율적인 도시 서비스를 제공한다

(법률개정) 유비쿼터스도시법(rsquo08년 제정) rarr 스마트도시법(rsquo17년 3월 개정)

구 분 당 초 변 경

용어변경유비쿼터스 도시(U-City) 스마트도시 (Smart-City)

시공을 초월하여 언제 어디서나 네트워크에 접속해 정보를교환할 수 있는 유비쿼터스 개념이 적용된 도시

기후변화 환경오염 산업화에따른비효율등에대응하기위해자연친화적 기술과 ICT 기술을 융복합한 지속 가능한 도시

적용대상대규모 신도시(165만 이상) 신도시 + 기존도시(30만 이상)

행정 교통 복지 환경 방재 등 주요기능을 신도시에 도입 행정 교통 에너지 물관리 복지 환경 방재 방범 등 광범위한 기능을 신도시ㆍ기존도시에 도입

추진주체중앙정부 지자체 중앙정부 지자체 + 민간기업

(민간업체) 참여불가 (민간업체) 공간정보사업자 정보통신서비스 제공자 위치정보사업자 추가

산업육성지원

조항없음

스마트도시 산업육성 지원(신설)

관련 산업육성 시책 수립 및 스마트도시협회 설립근거 마련 주택도시기금 융자ㆍ보증 우대 근거마련

인증제도도입

조항없음스마트도시 인증제도 도입(신설)

우수 지자체 인증기준ㆍ절차 신설 및 표준지표 개발 스마트시티 수준진단 근거마련

해외수출지원

조항없음

스마트도시 해외수출 지원(신설)

스마트시티 해외수출을 위한 전문 지원기관의 지정 연구개발사업 및 개별법에 따른 유ㆍ무상 개발협력 근거 마련

(K-Smart City) 국토부 주관 한국형 스마트도시 전략추진rarr요소기술 및 적용모델 발굴

(K-Smart City 전략사업) rsquo21년 까지 3000억원 투입예정

통합 도시개발 경쟁력 있는 요소기술 법 제도middot문화

bull 기획-설계-조성-운영middot관리 등전 과정 참여

bull 한국형 도시수출 선단 구성(정부-공공기관-민간기업-금융)

bull 지역맞춤형도시인프라건설

＋

(에너지) 스마트그리드 제로에너지빌딩 ESS(에너지저장장치)

(교 통) BIS(버스정보시스템) 교통카드(물산업) 해수담수화 스마트 물관리

물재이용(LID등)( ICT ) 통합관제 스마트 가로등

＋

bull 택지개발 및 주택공급 제도

bull 도시개발 모델 발굴

bull 법제도문화 확산

bull K-Culture K-Style 등

- 4 -

(실증단지) 정부차원의 스마트도시 서비스의 특화된 기능별로 실증단지 조성

(해외동향) 스마트도시관련 해외동향은 크게 개도국과 선진국으로 구분되어

스마트도시화가 진행되고 있다 개도국은 급속환 도시화에 따른 문제해결 관점에서

정책추진 중이며 선진국은 기후변화협약(INDC) 대응 및 도시재생 관점에서

스마트도시 활성화 추진 중에 있다

(EU) 중소도시 발전을 위한 전략적 수단으로 사용하고 있으며 특히 에너지

교통 문제에 대한 해결책으로 스마트도시 육성정책을 펼침

원자력을 신재생에너지로 대체하기 위한 European Innovation Partnerships(lsquo127) 구축

도시내 일부를 스마트도시 실험장으로 이용하는 리빙랩(Living Lab) 활용 및 전세계 논의 주도

(중국) 도시화가 급격히 진행되어 발생되는 각종 문제해결 및 경제발전을

통한 도시빈곤을 없애기 위해 국가차원의 스마트도시(지혜도시) 정책 추진

중앙정부(국가발전개혁위원회) 주도로 500여개 도시 사업계획(총사업비 약182조원)

중국의 도시화율 lsquo90년대 중반 30 rarrrsquo11년 513 rarr lsquo20년 전망 60

(인도) 도시개선 재개발 도시확장 등 도시발전을 위한 전략적 수단으로

스마트도시 정책 추진 및 스마트 솔루션 지원을 위한 민관협력방식 사업추진

rsquo14년 모디 총리는 109개 도시를 스마트도시로 육성 계획 발표(Smart Cities Mission)

(미국) 주로 민간영역에서 스마트도시 사업을 진행해 왔으며 교통혼잡 감소

범죄대응 기후변화 대응을 통한 일자리 창출과 연계하여 정책 및 사업 주진

오바마 정부 Smart City Initiative(159) Multi-City 협의체 구성(약 20개 도시)

- 5 -

3 K-water 스마트도시 구축 모델

「K-water 스마트도시 구축 모델」 첨단 ICT 도시인프라 + SWC 기술 융합

제4차 산업혁명 시대의 선도적 역할 수행을 위해 수자원 개발 및 첨단산업단

지 조성 전문기관인 K-water에서는 그동안의 수변사업을 통한 대규모 단지조

성 경험과 과학적이고 체계적인 물관리 기술인 SWC(Smart Water City) 노하

우를 융합하여「K-water 스마트도시 구축 모델」발굴하고 이를 활용한 스마

트도시 구축 사업을 적극 추진할 예정이다

ltK-water 스마트도시 구축 모델gt

첨단 ICT 도시인프라 요소기술 SWC(Smart Water City) 요소기술

① 지능형교통시스템(ITS)

② 도시통합감시시스템(통합플랫폼)

③ 수열에너지

④ 저영향개발기법(LID)

① 스마트미터링 시스템

② 관망운영관리 시스템

③ 블록시스템

④ 수질정보제공 시스템

⑤ 관세척 점검구

⑥ 원격누수감지 시스템

⑦ 자동드레인 시스템

⑧ 잔류염소 균등화 시스템

첨단 ICT 도시인프라 요소기술

① 지능형교통시스템(Intelligent Transport System ITS) 도로 차량 신호 등 기존 교통

체계에 ICT 기술을 접목시켜 안전하고 신속하게 교통흐름을 자동제어 하는 시스템

활용 서비스는 교통량에 따라 실시간으로 변하는 신호제어시스템 과속차량 자동단속 시스템

통행료 자동징수 시스템 버스도착 예정시간 안내 시스템 등이 있음

lt ITS(스마트 교통체계) 개념도 gt

- 6 -

② 도시통합감시시스템(통합플랫폼) 방범ㆍ방재ㆍ교통 등 도시 주요정보의 유기적

연계 및 통합관리하고 5대 안정망 서비스 연계하여 긴급상황 발생 시 골든타임 확보

(5대 안전망 서비스) ① 112센터 긴급영상 지원 ② 112 긴급출동 지원 ③ 119 긴급출동 지원

④ 긴급재난상황 지원 ⑤ 사회적 약자(어린이 치매노인 등) 지원

lt통합감시시스템 개념도gt

112 긴급영상 및 긴급출동 지원 119 긴급 출동지원(화재 구조 구급)

국가재난정보시스템 연계 사회적 약자 지원(치매 독거노인 아동 등)

③ (수열에너지 시스템) 하천수 또는 하수처리장 방류수 등의 열을 히트 펌프를

이용하여 도시지역 냉난방 및 급탕열원으로 활용하는 신재생 에너지 기술

수열에너지를 활용할 경우 기존 냉난방 시스템에 비해 약 20～50 에너지 절감 가능

스웨덴 말뫼시의 경우 지하 대수층 수열을 이용하여 도시전체 냉난방열의 83 공급중

lt 수열에너지 도시공급 모식도 gt

도시공급모델 및 냉난방 설비 열교환 배관

- 7 -

④ 저영향개발기법(Low Impact Developement LID) 도심 내 물순환 체계 구축을

통한 강우 체류시간 확보하여 홍수를 예방하고 비점오염물질의 하천유입 감소

(환경적 효과) 도시 침수 예방 지하수 회복 하천보호 도시온도 저감 및 도시경관 개선

(경제적 효과) 하수관 유입 빗물량 감소로 인한 하수관 용량 확장에 따르는 관리비용 절감

lt LID 기법 개념도 gt

구 분 세 부 내 용 비 고

저류시설강우유출수를 저류하여 침전 증발 등에 의하여 오염물질 저감(저류지 빗물연못 인공습지 등)

여과시설토양여과 흡착 및 식물의 흡착작용으로 오염저감 및 녹지경관 활용(옥상녹화 식생수로 식생여과대 수목여과박스 등)

침투시설강우유출수를 지하로 침투시켜 여과 흡착 증발 등을 통해 저감(투수성포장 침투저류지 침투도랑 침수통 등)

빗물활용 우수저류 및 빗물 재이용 시설 등

SWC(Smart Water City) 요소기술

① (스마트미터링 시스템) 최신 IoT 전송기술을 이용하여 원격으로 시간대별 수용가

물 사용량 취득하고 비정상 사용 패턴 분석을 통한 선제적 누수탐지 및 유수율 개선

(IoT 전송기술) 기존 통신망(LTE CDMA) 대비 통신비용 30 이상 절감 통신 커버리지

확대 데이터 신뢰도 향상(데이터 위변조 방지 및 고객정보보호) 저전력 전원시스템 구성

(고령군 사례) 무선통신 기반의 스마트미터링 시스템 구축으로 유수율 개선(유수율 78 rarr 81)

lt 스마트미터링 시스템 개념도 gt

시스템 구성도 운영관리 시스템

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② (관망운영관리 시스템) 지리정보시스템(GIS) 및 실시간 계측 데이터를 기반으로

수돗물 공급 全 과정의 수량 수질관리 위기대응 수요예측 등을 수행하는 시스템

(시스템 특징) IT 기반의 관망정보화 및 이력관리(표준화된 DB 관리체계 도형속성 정보관리) 진단

결과 DB화 수리수질시설진단의 정량적평가 및 합리적 시설개선 기능 제공(우선수위 평가)

lt시스템 구성도gt

③ (블록시스템) 배ㆍ급수관망을 대ㆍ중ㆍ소 블록으로 구분하여 구역별 수압계

유량계 수질측정기 전동밸브 등의 계측기기 설치로 블록 최적운영 및 효

율적인 원격감시체계 구축

정수장에서만 관리할 수 있었던 유수상태를 블록에서도 공급량 소비량 누수량 등을 점검 가능

블록시스템을 통해 상수관 수돗물의 압력과 사용량 감시를 통한 누수량 저감 및 유수율 제고

lt블록 시스템gt

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④ (수질정보제공 시스템) 수질정보제공 전광판 BIS(Bus Information System) 모바일 앱을

활용하여 수질정보제공을 통해 수돗물에 대한 막연한 불안감 해소 및 음용률 개선

(파주시 SWC 사례) 수질전광판을 통한 수질정보제공으로 음용률 제고(rsquo14년 10 rarr rsquo15년 245)

lt수질정보제공 시스템 구성도gt

⑤ (관세척 점검구) 상수관망 내부에 압축공기(Air) 또는 탄두형 세척장비(PIG)를 삽입하고

수압을 이용하여 관내 침전물 배출ㆍ제거로 수질사고 예방 및 안정적인 수질관리 실현

lt관세척 예시gt

압축공기(Air) 주입방식 피그(PIG) 주입방식

⑥ (기타 SWC 적용기술) 체계적인 물관리 및 건강한 물 공급을 통한 고객 신뢰도 제고

원격누수감지시스템 자동드레인 시스템

누수감지 센서를 통한 실시간 누수여부 감시 실시간 수질측정(잔류염소 탁도)을 통해 관로내 이상 수질 발생 시 수돗물 자동 배출

잔류염소 균등화 시스템 음수대

소독제 분산 주입(배수지 관료)을 통해 수돗물수용가까지 염소농도 균등하게 유지

수돗물 접근성 향상 및 음용문화 확산을 통한고객만족도 제고

- 10 -

4 부산 EDC 스마트도시 구축 계획

K-water는 부산 에코델타시티(EDC)에 K-water 스마트도시 구축 모델의 다양한

기술요소를 적용하여 국내 최초의 수변 공간을 활용한 스마트도시로 구축할

예정이다 향후 부산 EDC는 안전하고 편리한 도시 지능형 물관리 기술이

특화된 도시로서 시민들에게 편리한 삶을 제공하게 된다

부산 EDC 조성 사업 개요

사업개요- (위치) 부산광역시 강서구 명지동 강동동 대저2동 일원- (면적) 11769천(약 356만평)- (사업기간) 2012~2018년(7년간)- (계획인구) 75100인(약 3만가구)

사업목적- 부산광역경제권의 미래성장동력 육성 및 지역경제 활성화- 수변 중심의 정주환경 조성과 다양한 여가∙ 문화공간 제공- 복합∙물류산업 중심 글로벌 국토기반 조성- 국가하전 지역의 난개발 방지

부산 EDC 스마트도시 구축계획

부산 EDC는 국내 최초로 수변지역에 조성되는 스마트도시로서 ldquo안전하고

편리한 도시rdquo ldquo건강한 물 공급 체계 기반이 마련된 도시rdquo를 목표로 시민들

에게 특화된 서비를 제공할 예정이다

lt부산 EDC 스마트도시 구축 계획gt

구 분 안전하고 편리한 도시 건강한 물 공급 도시

K-water 형

스마트도시

모델 적용

① 지능형교통시스템(ITS) 구축

② 도시통합감시시스템(통합플랫폼) 구축

③ 수열에너지 도입

④ 저영향개발기법(LID) 도입

⑤ 재난(지진 화재) 대응 방재공원 구축



③ 블록시스템



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① 안전하고 편리한 도시 조성

(ITS CCTV 구축) 지능형교통정보시스템 도입을 통한 실시간 교통량 제어

및 차량소통정보 제공하고 교통ㆍ방범ㆍ방재 감시를 위한 CCTV를 구축하여

실시간 사건ㆍ사고 감시 및 범죄예방을 통한 안전하고 편리한 도시생활 제공

교통차량소통정보 및 대중교통정보 제공주요 교차로에 교통상황에 따른 실시간 신호제어

방범범죄 예방 및 감시를 위한 방범CCTV 설치사업대상지 진출입 도로에 차량번호 인식시스템 설치

(도시통합관제시스템 구축) 도시의 다양한 정보(교통 방범 방재 시설물 등)를

스마트도시 관제센터에 통합관제할 수 있도록 시스템을 연계 구축하여

재난 사고 발생 시 신속한 정보제공을 통한 시민의 안전보장

(당초) 사고화재 등 긴급 상황시 신고자의 진술에 의존하여 상황파악에 한계 교통정체로

인해 긴급출동차량 현장 진입시간 소요

(개선) 스마트시티센터에서 CCTV영상 교통정보 출동경로 등을 112 119에 제공 상황에 맞는

현장대응과 출동차량 교통신호제어로 골든타임 확보

- 12 -

(저영향개발기법(LID) 도입) 물순환 교육ㆍ체험이 어우러진 물순환 빗물공원

조성을 통한 생태환경 및 휴식공간을 창출하고 우수시 발생되는 비점오염

원에 의한 하천수질 오염방지 및 강우 체류시간 확보를 통한 홍수예방 등

도시전반에 그린인프라 설계 반영

(부산 EDC 도입방안) 빗물분산시스템 구축 물순환을 테마로 한 빗물순환공원 조성

저류조 상부를 다목적 활용 가능한 선큰광장 잔디마당 조성

투수성 포장식생수로저류지

(수열에너지 도입) 부산 EDC 주변 하천의 풍부한 수열을 이용한 친환경 신

재생 에너지 시스템을 구축하여 도시 내 냉난방 에너지로 활용함으로서 도

시지역 에너지 문제를 해결하고 에너지 절약형 도시로 개발 예정

(적용열원) 하천수(서낙동강 맥도강 평강천) 방류수

(적용대상) 부산 EDC 내 세물머리 주변 공공건물

및 에너지 다소비 건물

공공건물 주민센터 미술관 박물관 컨벤션 센터 등

에너지다소비건물 호텔 유통판매시설 등

(방재공원 구축) 부산 EDC 내의 공원ㆍ녹지 조성 시 방재기능 도입을 통하여

재해(대규모 지진 화재 등) 발생 시 피난ㆍ복구의 활동 거점 역할 수행

- 13 -

② 건강한 물 공급체계가 마련된 도시 조성

부산 EDC 스마트도시에 건강한 물 공급을 위하여 소규모 블록으로 구획되고

각 블록별로 수질계측기 유량계 밸브 및 관세척구가 설치되며 지능형

상수관망운영관리 시스템을 통해 통합적으로 운영관리 된다 이를 통해 수량

및 수질관리 위기대응 수요예측 등 다양한 서비스가 제공되어 물 관리가

더욱더 효율적이고 체계화된다

또한 IoT 기반의 스마트미터링을 통해 수용가의 물 사용량 정보가 시간대별로

원격 취득되며 관리시스템에서는 비정상 사용 패턴 분석을 통한 선제적

누수탐지가 가능하여 유수율 개선과 운영관리비가 절감된다

그리고 수질정보제공 시스템 도입으로 각종 센서로 부터 취득된 수질정보가

도심 곳곳의 전광판 및 모바일 어플리케이션을 통해 주민들에게 실시간으로

정보가 제공되어 수돗물에 대한 불안감을 불식시킬 예정이다

스마트미터링 스마트미터링 적용(생활1975개소 공업144개소)

관망 운영관리 시스템 지능형 상수관망 시스템 구축

블록시스템 구축 블록분할(생활13 공업4) 수압계 유량계 전동밸브 등 설치

수질정보제공 BIS 교통전광판 등을 이용한 수질정보제공

관세척 점검구 상시 관세척을 위한 점검구 설치(26개소)

목 차

1 4차 산업혁명 amp 스마트도시 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 2

2 국ᆞ내외 스마트도시 동향 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 3

3 K-water 스마트도시 구축 모델 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 5

4 부산 EDC 스마트도시 구축 계획 middotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddotmiddot 10

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산업육성지원

조항없음



인증제도도입



해외수출지원

조항없음









＋




＋





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③ 수열에너지




③ 블록시스템












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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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산업육성지원

조항없음



인증제도도입



해외수출지원

조항없음









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③ 수열에너지




③ 블록시스템












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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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산업육성지원

조항없음



인증제도도입



해외수출지원

조항없음









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③ 수열에너지




③ 블록시스템












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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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③ 수열에너지




③ 블록시스템












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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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③ 수열에너지




③ 블록시스템












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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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K-water 형

스마트도시

모델 적용








③ 블록시스템



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제4차 산업혁명과 스마트도시 - K-water와 ...water.or.kr/upload/issue_report/20170628_issuereport_1498631480257.… · % 안전 분야에는 $$ &와 연계된 통합감시시스템에너지