April 27,2019

“현실이 디지털 세계로 복사된다면?”

미래유망기술 ② 디지털 트윈

[편집자 註] 새해를 맞아 이전에 볼 수 없었던 놀라운 기술들이 대거 출현할 채비를 갖추고 있다. 인간의 삶의 속도와 질을 한 단계 높여줄 5세대 이동통신이 실현되고, 인공지능을 통해 공상을 현실로 만드는 기술혁신 시대, 사이언스타임즈는 2019년 새해를 맞아 미래를 이끌어갈 유망기술을 진단한다.
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현실에는 내가 있고 사이버 공간에는 또 다른 내가 있다. SF영화에서 많이 보던 개념이다. 언뜻 영화 ‘아바타(Avatar, 2009)’나 ‘매트릭스(The Matrix, 1999)’를 떠올릴 수도 있다.

사람이 아닌 사물의 ‘아바타’는 이미 우리 주변에 존재한다. 바로 ‘디지털 트윈’으로 말이다. 디지털 트윈(Digital twin)이란 현실 세계에 존재하는 대상의 디지털 쌍둥이 버전을 말한다.

글로벌 IT산업리서치기관 가트너(Gartner)는 지난해에 이어 연속으로 디지털 트윈을 올해의 주목해야할 10대 전략 기술 트렌드로 꼽았다.

디지털 트윈은 최근 센서, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 3D 프린팅 등 관련 요소 기술이 발전하면서 가장 주목할 만한 차세대 기술로 떠올랐다.

가상의 복사체가 사람이 아니라 사물이라는 점이나 현실과 가상의 아바타가 동일하지 않다는 점 등을 제외하면 디지털 트윈 기술은 영화 '아바타'와 같은 유사한 개념을 가진다.

디지털 트윈 기술은 영화 ‘아바타’와 같은 유사한 개념을 가진다. ⓒ 해리슨앤컴퍼니

향후 5년 안에 정점에 올라설 기술, 디지털 트윈    

디지털 트윈은 산업 전방위로 확장되고 있다. 가트너는 앞으로 3~5년 안에 수백만 개에 달하는 사물에 디지털 트윈이 존재할 것으로 예측했다.

이에 따라 경제적인 시장 규모도 비약적으로 증가할 것으로 보인다. 시장조사업체 마켓스 앤 마켓스는 디지털 트윈 관련 시장이 오는 2023년까지 연평균 37.87%의 높은 성장세를 보일 것이라고 밝혔다. 그 결과 2023년 관련 시장 규모는 18조원에 이를 것으로 보인다.

현실의 물리적 대상을 디지털상에 쌍둥이처럼구현하는 디지털 트윈 기술이 올 해에도 미래유망기술에 이름을 올렸다. ⓒ  pixabay

현실의 물리적 대상을 디지털상에 쌍둥이처럼구현하는 디지털 트윈 기술이 올해에도 미래유망기술에 이름을 올렸다. ⓒ pixabay

디지털 트윈은 현실세계에 존재하는 물리적인 사물을 가상에 구현함으로써 다양한 시뮬레이션을 해볼 수 있다는 특성을 가진다.

이런 시뮬레이션을 통해 돌발사고 등을 미리 예측하고 이를 실시간 피드백하며 현실 세계 모델에 적용할 수 있다. 때문에 제조업, 항공, 자동차, 국방, 에너지 산업 등 여러 산업분야에 디지털 트윈이 활용되고 있다.

디지털 트윈이 가장 효과적으로 안착할 곳은 ‘공장’이다. 공장에서 디지털 트윈을 활용하게 되면, 기계 설비 등의 이상 징후를 사전에 감지해 미리 정비하고 생상공정 상의 낭비요인을 제거하는 등 여러 장점이 있다.

포스코경영연구원은 디지털 트윈이 향후 10년 동안 스마트 팩토리 등 제조업 분야에 가장 큰 영향력을 미칠 것으로 분석했다.

현재 디지털 트윈 활용에 선도적인 역할을 하고 있는 기업은 제너럴 일렉트릭(GE)이다. GE는 지난 2014년 이미 디지털 트윈이라는 개념을 처음 도입한 것으로 알려져 있다.

GE의 클라우드 기반 산업인터넷 IoT플랫폼 '프레딕스'로 구현해보는 산업현장.

GE의 클라우드 기반 산업인터넷 IoT플랫폼 ‘프레딕스’로 구현하는 산업현장. ⓒ GE

GE는 지난 2016년 클라우드 기반의 산업인터넷 IoT 플랫폼 ‘프레딕스(Predix)’를 공개했다. 프레딕스는 기계에서 발생하는 대규모의 데이터를 분석 수집하고 사물인터넷으로 연결해 디지털 트윈을 구현해주는 통합 서비스 플랫폼이다.

프레딕스는 물리적 자산과 시스템의 동적 디지털 모델을 만드는 것을 단순화해준다. 이를 통해 해당 기업에서는 현실 산업 영역에서 일어날 수 있는 일들의 데이터를 수집, 미리 시뮬레이션해보며 무엇이 문제인지 알 수 있다.

또 사고가 일어날 수 있는 위험을 미리 예측하고 이를 수정함으로써 생산성을 증가시킬 수 있는 방법을 모색할 수도 있다.

후발주자로는 마이크로소프트(MS)가 손꼽힌다. MS는 지난 9월 미국 올랜도에서 개최된 연례컨퍼런스 ‘이그나이트 2018’에서 ‘애저 디지털 트윈’을 공개했다.

일종의 IoT 플랫폼인 ‘애저 디지털 트윈(Azure Digital Twins)’은 사람과 사물, 사물과 사물을 연결하는 모든 물리적인 환경에 대해 실시간 파악이 가능하다. 이후 지능화된 분석으로 정비, 에너지 관리 등을 원활하게 수행하도록 설계됐다.

제조업, 자율자동차, 항공업 넘어 아예 도시까지 쌍둥이 구현    

한편 싱가포르에서는 아예 ‘쌍둥이 도시’를 만들었다. 싱가포르는 스마트 도시 계획에 디지털 트윈을 적극 활용하고 있다.

싱가포르는 지난 2015년부터 국가 프로젝트로 시작한 ‘버추얼 싱가포르(Virtual Singapore)’를 통해 교통시설, 도시 공기 흐름, 상하수도 시설 등 실제 도시 환경과 동일한 가상의 도시를 넷상에 구축하는 작업을 진행했다.

싱가포르는 디지털 트윈을 통해 스마트 시티를 구현하려하고 있다. (사진=에너지 부분을 적용했을 때를 시뮬레이션 하는 모습)

싱가포르는 디지털 트윈을 통해 스마트 시티를 구현하고자 한다.
(사진=에너지 부분을 적용했을 때를 시뮬레이션 하는 모습) ⓒ Dassault Systèmes

국내에서는 전주시가 스마트 시티를 구현하는데 디지털 트윈 기술을 활용하겠다고 발표했다. 전주시와 한국국토정보공사는 지난 8월 MOU를 체결하고 국내 최초 디지털 트윈 기반의 도시 환경을 만들겠다고 밝혔다.

이렇게 최근 각 산업분야에서 앞다퉈 디지털 트윈을 도입하고 있는 가장 큰 이유는 경제적인 효과 때문이다.

포스코경영연구원 보고서에 따르면 항공발전 분야에 디지털 트윈을 도입하면 연료효율을 향상시키고, 에너지 설비 가동시간을 효율적으로 조정할 수 있다. 이를 통해 얻을 수 있는 비용절감 효과는 각각 연간 6조원, 5조원 이상으로 예상된다.

디지털 트윈 기술이 이처럼 확대되고 있는 요인은 관련 핵심기술들이 함께 발전하고 있기 때문이다.

전문가들은 최근 들어 디지털 트윈 기술이 전방위로 확대된 요인 중 하나로 기술의 기반이 되는 초소형 정밀 센서 가격이 최근 10년간 1/3로 하락한 것을 들고 있다.

센서 외에도 디지털 트윈을 뒷받침 해주는 빅데이터, 인공지능(AI), 사물인터넷(IoT), 시뮬레이션을 위한 가상증강현실 등의 핵심기술들이 동반 발전하고 있다. 이를 바탕으로 올해에도 디지털 트윈 기술은 매서운 강세를 보일 것으로 전망된다.

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