디지털 트윈 (Digital Twin)

2023-08-30

*2022년 12월 11일에 올린글입니다.


최근 AR, VR로 대표되는 가상현실을 넘어 현실에 존재하는 사물의 정보를 디지털 세계에 그대로 구현하는 '디지털 트윈' 기술이 각광받고 있습니다. 실제 세계와 동일한 디지털 세계를 만든다는 것은 곧 실제 세계의 문제점이나 현상들을 디지털 세계 안에서 시뮬레이션하고 설계해 볼 수 있다는 것을 의미합니다. 그렇기 때문에 실제 세계의 문제점을 검증하고 해결하는 데 주요한 역할을 할 수 있는거죠.


아래 <한국경제>의 기사는 디지털 트윈의 기본 개념을 잘 설명하고 있습니다. 기사에도 나와 있듯, 디지털 트윈은 현실과 가상이 양방향으로 영향을 미칩니다. 실시간으로 바뀌는 현실 조건을 가상 모델에도 반영할 수 있기 때문에 가상 시뮬레이션을 통해 나온 결론을 현실에 적용할 수도 있는 겁니다.

- '디지털트윈', 가상모델·현실 쌍방향 연동…최적화된 작업·경로 도출


2개의 기사를 토대로 디지털트윈을 도입한 기업들의 사례를 살펴보겠습니다. 기사에도 나오듯, 국내에서는 네이버가 일찌감치 디지털 트윈에 뛰어들었습니다. 서울시, 인천공항, 부평역, 국립중앙박물관 등의 실제 공간을 가상공간 속 디지털 트윈으로 복제해 화제가 됐죠. 최근에는 디지털 트윈 솔루션 아크 아이(ARC eye)를 출시하며, 사우디 네옴시티 사업을 비롯한 국내외 디지털 트윈 수요를 본격 겨냥한다고 밝히기도 했습니다. 현대차는 실제 공장을 시범 가동하지 않고도 최적화된 공장 가동률을 시험해 볼 수 잇는 디지털 트윈 공장을 구축한다는 계획입니다. 그 밖에도 한국항공우주산업은 한국형 차세대 전투기 KF-21 개발 과정에 디지털 트윈 기술을 활용했습니다. 전투기에 들어가는 각종 부품과 장치를 가상과 현실에 마련해 놓고, 설계·엔지니어링·제조 과정을 한 플랫폼에 연결하는 식입니다.

- 공장 가동·재해·국가운영까지 미리 본다…'디지털 실험실' 급속 확산

- 140조원 규모로 클 ‘디지털 쌍둥이’에 꽂힌 기업들


실제 디지털트윈은 공장, 건물, 인테리어 등을 실물 사이즈로 3D로 구축해 볼 수 있기 때문에 스마트 팩토리 등의 실무에서 사용하기 용이하다는 이점이 있습니다. 전자·제조·물류기업들이 선두에 나서 디지털 트윈 기술을 도입하고 있는 가장 큰 이유라고 할 수 있죠. 특히 '지속 가능성'이 중요 화두로 대두되면서 디지털 트윈이 뜨거운 감자로 부상했습니다. 디지털 트윈을 이용하면 가상 제조 프로세스를 활용해 낭비되는 원자재를 줄일 수 있고, 운영을 최적화해서 에너지 효율을 높일 수 있기 때문입니다.


아래 기사를 통해 실제 산업 현장에서 디지털 트윈을 활용하는 과정에 대해 좀 더 자세히 살펴보겠습니다. 기사에 따르면 디지털 트윈을 구현하기 위해서는 3D 스캔과 VR(가상현실), IoT(사물인터넷) 등의 기술이 사용됩니다. 3D 스캔을 통해 사물의 구성과 성분, 재료 등의 정보를 수집한 후 이를 3D 형태로 복제하고, VR 기술을 이용해 시공간의 제약 없이 사물의 정보를 확인하게 됩니다. 또한 IoT 기술을 활용해 각종 센서 데이터를 통해 실시간으로 사물의 정보를 수집해 현실과 흡사한 조건에서 시뮬레이션이 진행되게 되는데요. 이런 과정을 거쳐 디지털 트윈을 거칠 경우 제조 현장의 기기를 제작하거나 시스템을 구축할 때 오류가 생기는 경우를 줄일 수 있습니다.

- 디지털 트윈의 미래


기존 컴퓨터/통신기술로는 정밀한 공정 전체를 가상공간에 구현해 작동하기 어렵기 때문에 가상과 현실의 양방향이 아닌, 일방향 시뮬레이션을 해보는 것에 그쳤습니다. 하지만 지금은 5G 다중접속 에지컴퓨팅(MEC), 인공지능(AI), 디지털센서 등 기술 환경의 발전이 초고속으로 전개됨에 따라 디지털트윈 기술을 도입하는 기업이 증가하고 있습니다. 특히 최근 혼합현실(Mixed Reality,MR) 기술이 발달함에 따라 두 기술을 결합해 시너지 효과를 창출하는 사례도 늘고 있습니다. 매일경제의 기사를 살펴보겠습니다.

- 생산라인 그대로…불붙은 `디지털 트윈` 전쟁


대표적인 혼합현실 기기인 마이크로소프트사의 홀로렌즈2는 인체 공학적 설계를 바탕으로 사용자의 시선, 음성, 손동작을 통해 조작 가능합니다. 한 손으로 화면을 펼치는 동작을 취하고 세팅을 마치면 실제 로봇팔을 복제한 듯한 홀로그램 복제본이 눈앞에 펼쳐지죠. 이 같은 기술을 활용해 로봇팔을 조작하면 실제 로봇팔이 한 치 오차 없이 반영하게 됩니다. 이 같은 원리로 공장 설비 일부가 고장 날 경우에도 관리자는 설비 전체를 중단시킬 필요 없이 디지털 트윈 기술을 통해 원격으로 장애를 해결하는 게 가능해지는 겁니다.



현재와 미래, 현실과 가상의 경계가 흐릿해진 세상 속에서 많은 기업들이 디지털 트윈 기술을 활용해 제품·서비스 구축 단계부터 무한의 가능성을 확장해 나가고 있습니다. 마무리로 인더스트리뉴스의 전문가 기고문을 하나 소개하며 마치겠습니다.

- [Expert column] 디지털 트윈 팩토리 구현을 위한 핵심기술

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