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.
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.
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.
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.
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.
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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최근 170여년 사이 학자들의 연구대상이 된 500여 건의 이상기후 현상을 분석해보니 전체의 71%가량에서 인간이 영향을 미친 사실이 확인됐다고 영국 일간 가디언이 4일(현지시간) 보도했다. 이 매체는 영국의 기후 정보 웹사이트 '카본 브리프'(Carbon Brief)가 수집한 1850년부터 올해 5월 사이의 이상기후 현상 504건에 대한 연구 보고서 400여개를 분석한 결과 이 같은 결론이 도출됐다고 전했다. 인간 활동의 영향으로 발생 확률이 높아지거나 기후변동의 폭이 커진 사례가 전체의 3분의 2에 육박했다는 것이다.
5일(한국시간) 미국에서 발사된 한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)는 우주인터넷 실험과 달 착륙 후보지 탐색을 위한 관측 등 임무를 맡는다. 임무 수행은 다누리가 달 상공 100km 궤도에 올해 말 성공적으로 진입한 후부터 이뤄질 예정이며, 기간은 내년(2023년) 초부터 말까지 1년간으로 계획돼 있다. 다만 남은 연료의 양에 따라 단축되거나 연장될 수 있다.
한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 5일(이하 한국시간) 미국 플로리다주 케이프커내버럴 우주군 기지에서 성공적으로 발사됐다. 달로 가는 1차 관문을 통과한 다누리는 올해 12월 31일 달 상공의 임무 궤도에 안착하기 위해 5개월간 항해한다. 과학기술정보통신부(과기정통부)와 한국항공우주연구원(항우연)에 따르면 다누리는 이날 오전 8시 8분 48초 미국 민간 우주개발업체 스페이스X의 팰컨 9 발사체에 실려 발사됐다.
미국 연구팀이 크리스퍼(CRISPR) 유전자가위로 벼와 밀 같은 곡식의 유전자를 조작해 공기 중 질소를 이용할 수 있게 하는 방법으로 심각한 환경오염원인 질소 비료 사용량을 저감하는 기술을 개발했다. 미국 데이비스 캘리포니아대(UC Davis) 에두아르도 블룸왈드 교수팀은 7일 과학저널 '플랜트 바이오테크놀로지'(Plant Biotechnology)에서 유전자를 조작해 땅속의 질소 대신 공기 중 질소를 이용할 수 있는 벼를 만들었다고 밝혔다.
울산과학기술원(UNIST)과 이화여대 연구진이 뇌졸중으로 인한 뇌 손상을 완화하는 새로운 면역세포를 발견했다. 4일 UNIST에 따르면 생명과학과 박성호 교수와 이화여대 오구택 교수 공동 연구팀은 뇌졸중으로 인한 손상을 막는 신종 미세아교세포(Microglia)를 발견하고 세포 발생 원리를 규명했다. 미세아교세포는 원래 뇌를 비롯한 중추신경계에만 분포하면서 병원균, 죽은 세포 등을 먹어 치우는 면역 담당 세포로 알려져 있다.
한국의 첫 달 탐사 궤도선 '다누리'(KPLO·Korea Pathfinder Lunar Orbiter)가 한국시간 5일 오전 8시 8분(미국 동부시간 4일 오후 7시 8분)께 우주로 발사됐다. 다누리는 발사 40여분간에 걸쳐 1단 분리, 페어링 분리, 2단 분리 등을 마치고 우주공간에 놓였으며, 발사 후 초기 과정이 순조롭게 진행된 것으로 보인다. 다누리가 발사 이후 궤적 진입부터 올해 말 목표궤도 안착까지 까다로운 항행 과정을 성공적으로 마무리한다면, 우리나라는 달 탐사선을 보내는 세계 7번째 나라가 되면서 우주 강국의 지위를 굳히게 된다.
바이러스는 인간뿐 아니라 박테리아도 공격한다. 실제로 박테리아에 감염하는 박테리오파지(bacteriophageㆍ약칭 '파지')는 여러 유형이 있다. 수십억 년 동안 바이러스와 박테리아는 생존을 위한 진화적 '군비 경쟁'(arms race)을 벌여 왔다. 이 과정에서 양쪽 모두에 수많은 혁신적 진화와 반대 적응(counter-adaptation)이 일어났다.