산업 전반 광범위 적용, 유지보수 등 최적화
해외 선진국, 디지털 트윈 활용 일상화 추세
국산 ‘디지털 트윈’ 정책 수립·R&D 적극 추진돼야

▲ 지난해 7월 25일 ‘2019 전주 스마트시티 & 디지털트윈 컨퍼런스’가 전북 전주시 국립무형유산원 얼쑤마루 대공연장에서 실시된 가운데 김승수 전주시장과 박병술 전주시의장, 최창학 한국국토정보공사 사장, 이상헌 한글과컴퓨터 부회장을 비롯한 관계자들이 개회식을 마치고 박수를 치고 있다.      © 매일건설신문

“도시를 계획하는 사람들이 운영은 고려하지 않고 디자인만 생각하는 것 같아요. 이런 과정에서 발생하는 문제들을 ‘디지털 트윈’ 기술로 계획 단계에서 미리 구현해볼 수 있습니다. 일례로 디자인은 멋있지만 시설 활용이 떨어진다는 단점이 있는 정부세종청사의 경우 설계와 건설 전 디지털 트윈 기술로 미리 시뮬레이션을 거쳤다면 효율성을 극대화할 수 있었겠죠.”

4차 산업혁명 시대 경쟁력 제고의 중요 수단으로 ‘디지털 트윈’의 활용에 대한 세계적 관심이 급증하고 있는 가운데 관련 기술 및 도구에 대한 국내 역량 확보가 필요하다는 지적이 나온다.

국내 시스템 통합 전문가들은 “국내의 ‘디지털 트윈’ 솔루션 시장 견인 및 산업경쟁력 제고를 위해 여러 산업분야의 실증사업 확대, 경험·사례 공유기반 마련 및 기술발전에 선순환 유도 정책이 시행돼야 한다”고 말한다.

살아있는 디지털 ‘쌍둥이 모델’

‘디지털 트윈(digital twin·가상모델)’은 미국의 세계적인 디지털산업 기업 제너럴 일렉트릭(GE)에서 만든 개념으로 알려진 디지털 트윈은 물리적인 사물이 컴퓨터에 동일하게 표현되는 가상모델이다. IoT(사물인터넷)·빅데이터·AI(인공지능)이 결합된 ‘가상실체’다. 컴퓨터에 현실 실체계(Physical System)의 쌍둥이 객체인 ‘가상실체’를 만들어 현실에서 발생할 수 있는 상황을 모델링(Modeling)하고 시뮬레이션하는 ‘살아있는 디지털 모델’이다.

현실 세계에서 시간·공간·비용·안전상의 제약으로 해보기 어려운 문제들을 디지털 트윈을 활용해 분석·설계·진단·예측·최적화를 통해 의사결정에 참고할 수 있다. 실제 제품을 만들기 전 모의시험을 통해 발생할 수 있는 문제점을 파악하고 이를 해결하기 위해 활용되는 것이다.

국내 시스템 통합·솔루션 분야의 한 전문가는 디지털 트윈에 대해 “현실 체계로 재현하기 어려운 시간 비용 공간 안전 등의 제약 사항들을 가상세계(디지털 트윈)에 똑같이 만들어 미리 구현해보는 것”이라고 설명했다.

이 전문가는 “디지털 트윈은 단순히 복제품이 아닌 실 체계와 연동하고 학습·진화를 통해 실 체계와 동질성을 유지해야 한다”고 강조했다.

컴퓨터에 구현된 디지털 트윈(가상 모델)은 대상 객체(물리적 자산 데이터)와 연동해 현실 상황을 반영하면서 현실에서 발생할 수 있는 상황을 예측하거나 운영 최적화 조건을 알려주는 등 산업 경쟁력 강화의 주요 수단으로 인식되고 있는 추세다.

이에 디지털 트윈은 다양한 산업 분야의 다수 계층의 객체를 대상으로, 수명주기 전체에 대해 다양한 목적으로 널리 활용될 수 있는 만큼 지속적인 시장 확대가 전망된다. 스마트 공장, 스마트 국방, 스마트 도시 등 디지털 트윈 활용 요구가 증가하고 있는 상황이다.

‘스마트 시티’ 등 산업 전반 광범위 적용

한국과학기술원(KAIST) 시스템 모델링 시뮬레이션 연구실 김탁곤 교수 등 3명 공동 저자의 <디지털 트윈 기술 발전방향>에 따르면, 산업 분야에서 사업의 가치 창출 등 긍정적인 효과를 기대할 수 있는 디지털 트윈의 적용 범위는 매우 다양하다.

디지털 트윈은 설계·제조(생산)·판매·운영 및 유지보수 등의 단계에서 최적화, 성능관리, 고장진단, 예지정비 등의 응용 목적으로 적용할 수 있다. 관심 대상에 따라 부품, 제품, 시스템, 공정, 공장 또는 공급망 전체를 범위로 디지털 트윈이 구축돼 활용될 수 있다. 제조, 전력, 의료, 항공, 자동차, 스마트 도시 등 산업 전반에 걸쳐 광범위하게 적용된다.

특히 4차 산업혁명 시대를 맞아 도시 문제를 해소하고 새로운 성장 동력을 창출할 수 있는 대안으로 떠오른 ‘스마트 시티(Smart city)’에 적합한 기술이다. 해당 도시에 대한 교통, 에너지, 환경 등의 새로운 정책을 가상 도시(모델)를 통해 사전 검증할 수 있기 때문이다.

정부 차원의 연구개발 로드맵 수립 필요

문제는 국내에서 디지털 트윈은 정의에서부터도 생소한 기술로 받아들여진다는 것이다.

반면 미국, 독일, 프랑스 등의 선진국은 디지털 트윈 활용을 일상화 하려는 추세다. 세계적인 시장조사 기관들은 디지털 트윈 시장이 급성장할 것으로 전망하고 있다. 해외 선진기업들은 디지털 트윈 환경 실현을 위한 요소기술 부문에서도 다양한 소프트웨어 플랫폼·솔루션 제품을 출시해 시장을 넓혀가고 있다.

이에 정부 및 민간 차원에서 디지털 트윈 도입 및 확대에 대한 공감대를 형성하고, 연구개발 방향 설정을 위해 디지털 트윈 아키텍처(컴퓨터 시스템 전체의 설계방식)의 정의 및 관련 기술·플랫폼 측면의 연구개발 로드맵 수립이 필요하다는 지적이 나온다. 디지털 트윈 요소기술 전문가 및 전문 업체의 협업을 통해 국산 디지털 트윈 개발·운용 소프트웨어 플랫폼 및 솔루션 확보를 위한 연구개발이 적극 추진돼야 한다는 것이다.
 
전문가들은 “ICT(정보통신기술) 분야에서 국제적 경쟁력을 보유한 대한민국이 디지털 트윈 기술·도구 부문에서도 경쟁력을 확보하고 수익을 창출하려면 요소기술 이해 및 관련 이슈 식별을 통해 올바른 연구개발 방향을 수립하고 시행해야 한다”고 강조한다.

/조영관 기자