멀티버스? 거울세계? 디지털 트윈!
연세대 경영혁신학회 34기 정유진
들어가며
50년 전, NASA에서 달 탐사를 목적으로 쏘아올린 아폴로 13호는 탐사선의 산소 탱크가 폭발하는 사고를 당했다. 산소 탱크의 폭발은 탐사선의 생존 환경을 위협했으나, 당시 NASA 우주 비행사들은 이러한 상황에 처음으로 직면했고 해결법을 모르고 있었다. 더욱이 이 사고는 지구로부터 약 약 30만 킬로미터 떨어진 곳에서 발생하여 직접 탐사선을 고치는 것이 불가능했다. 이를 해결하기 위해, NASA는 지구에서 15개의 시뮬레이터를 활용하여 고장 난 탐사선의 환경과 동일한 조건을 만들고, 여러 테스트을 반복함으로써 해결책을 찾아냈다.
이와 같이, 현실과 동일한 조건의 시뮬레이터를 구축하여 문제를 해결하는 방법은 현재 각광받는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술과 매우 유사하다. 디지털 트윈이란 현실 물리 세계의 기계, 건물, 공간 등을 컴퓨터 속 가상세계에 구현하는 기술이다. 쉽게 말해, 디지털 트윈은 현실 세계의 것이 어떻게 동작하고 있는지를 디지털로 똑같이 따라 하는 것으로, 이 디지털 버전의 세계는 정적인 게 아니라 현실의 변화를 반영하여 계속 업데이트된다. 해당 기술을 통해 디지털로 현실의 사물이나 공간을 3차원으로 동일하게 구현하여, 다양한 시뮬레이션 분석을 실시할 수 있으며, 스마트 시티 모니터링과 예측, 자율주행 등 모빌리티 서비스 제공, 로봇 제어와 같은 기술의 컨트롤타워로서도 기능할 수 있다. 이러한 디지털 트윈은 우리가 미래의 기술 세계를 보는 렌즈로 각광받고 있다. 앞으로 우리 사회를 기술과 접목하여 더욱 편리하고 신속한 도시로 만들기 위해서는 해당 기술에 대한 개발이 필수적이다.
네이버랩스의 디지털 트윈은?
네이버의 메가시티 스케일 디지털 트윈 기술 (출처: 네이버랩스 웹페이지)디지털 트윈은 현실 객체의 변화에 실시간으로 대응하고 변동하는 살아있는 모델로, 네이버랩스는 이러한 디지털 트윈 기술로 도시 전체에 대한 메가시티 디지털 트윈을 구축하는데에 집중하고 있다. 이러한 일련의 과정을 위해서는 가장 먼저 물리적 객체의 다양한 구성요소를 디지털 모델로 구축할 수 있어야 한다. 외부는 물론 내부까지 모두 실제처럼 구현되어야 하며, 구현된 모델을 바탕으로 IoT 및 AI를 연결하여 컨트롤 할 수 있는 기술 또한 필요하다.
네이버랩스는 우선 물리적 객체, 즉 현실 세계를 빠르게 스캔하고 구축하기 위하여 AI 알고리즘과 항공사진을 통해 도시 단위의 디지털 트윈을 효율적으로 구축할 수 있는 어라이크(ALIKE) 솔루션을 개발하였다. 또한 구축된 디지털 트윈 모델과 로봇 및 IoT를 연결하여 총체적으로 조정 및 관리가 가능한 아크(ARC) 솔루션을 개발하여 독자적이고 획기적인 디지털 트윈 기술을 선보이고 있다.
현실을 스캔 - ALIKE 솔루션
앞서 언급하였듯 디지털 트윈을 구축하기 위해서는 현실 세계에 대한 정확도 높은 스캔이 선행되어야 한다. 어라이크(ALIKE) 솔루션은 항공사진과 AI를 통해 3D 모델, 로드 레이아웃, HD 맵 등 매우 넓고 복잡한 공간인 도시의 데이터를 담은 디지털 트윈을 제작하는 기술로, 디지털 트윈 구축의 핵심이자 기반이 된다고 할 수 있다. 해당 솔루션은 도시 전역 및 도로를 대상으로 하는 어라이크3D/RD/HD, 백화점, 전시장과 같은 대규모 실내 공간을 대상으로 하는 어라이크M으로 구성되어 있다.
ALIKE-3D : 항공사진을 활용하여 도시 전체의 3차원 모델을 제작한다. 도시 전체를 스캔하여 얻은 이미지를 사진측량(Photogrammetry) 기술로 3차원 도시로 재구성한다. 다양한 도시 문제를 해결하기 위한 시뮬레이터로 활용하며, 스마트 시티 구축에 핵심적인 데이터가 된다.
ALIKE-RD : 도시의 도로 구조 정보를 생성한다. 딥러닝, 컴퓨터 비전과 같은 인공지능 기술로 노면 표시와 차선 정보를 자동으로 추출한다. 차선 단위 길 안내가 가능한 높은 정밀성으로 다양한 모빌리티 서비스 및 도시 전체 교통 시스템 연구에 활용된다.
ALKE-HD : 자율주행을 위한 HD맵을 제작한다. 3차원 모델에서 추출한 위치 정보와 MMS (Mobile Mapping System) 데이터를 결합하여 도시의 HD맵을 구성한다.
ALIKE-M : 공항, 쇼핑몰같은 복잡한 대규모 실내외 공간의 디지털 트윈을 제작한다. 자체 제작한 매핑 로봇(M2)과 웨어러블 매핑 장비(T2-B)를 활용하여 실내와 실외, 수직과 수평, 평지와 계단 등 복합 환경을 스캔하고 연결한다.
어라이크 솔루션으로 수집된 데이터는 서로 연동되어 도시 시뮬레이션, 모빌리티 서비스, 자율주행 등 다양한 목적으로 모두 사용될 수 있으며, 네이버 클라우드 플랫폼을 통해 각 데이터를 기반으로 서비스 로봇, 자율주행, AR 등에 활용할 수 있는 시스템을 구축할 수 있다.
시스템과 로봇의 연결 - ARC 솔루션
ARC 솔루션 (출처: 네이버랩스 웹페이지 캡쳐) 우리가 상상하는 미래의 스마트 시티는 도시 공간 곳곳에 IoT가 보급되어 생활의 편의성을 높여주고, 로봇이 함께 공존하며 서비스를 제공하는 도시일 것이다. 이러한 스마트 시티 조성은 디지털 트윈으로부터 시작된다. 어라이크 솔루션으로 구축된 디지털 트윈은 IoT 및 로봇 제어 시스템의 기반이 된다.
ARC(AI, Robot, Cloud)는 네이버 클라우드와 5G 네트워크 기반의 멀티 로봇 인텔리전스 시스템으로, 로봇의 인지, 연산, 주행 등에 필요했던 고가의 센서나 컴퓨팅 파워의 역할을 대신해주는 모든 로봇들을 위한 하나의 거대한 브레인이다. 5G 초저지연 네트워크를 바탕으로 로봇들을 하나로 연결하여, 모든 로봇이 동시에 데이터를 공유하고 정보처리를 하도록 하는 것이다. 로봇들은 디지털 트윈 서비스 인프라에 직접 연결되어 GPS가 통하지 않는 실내 공간 곳곳을 자유롭게 다니며 효율적인 서비스를 제공할 수 있다.
디지털 트윈의 현재 활용 방안
네이버랩스는 이와 같이 ALIKE, ARC 등 자체 개발한 솔루션을 활용하며 디지털 트윈 분야를 선두하고 있다.
네이버랩스 디지털 트윈의 가장 대표적인 활용 방안으로는 1784가 있다. 1784는 공간의 혁신은 로봇에서 시작된다는 신조 아래 세워진 네이버의 신사옥으로 디지털 트윈·AI·로봇·자율주행·클라우드 등 네이버랩스가 개발하는 모든 기술을 망라하는 ‘테크 컨버전스 빌딩' 이다. 네이버랩스는 디지털 트윈 기술로 현실의 신사옥을 디지털 세계에 구축하여 관리하며, 이를 기반으로 로봇 ‘루키'가 사옥 내부를 돌아다니며 다양한 서비스를 제공한다. 앞서 언급된 클라우드 기반의 멀티 로봇 인텔리전스인 ARC, 클라우드와 로봇 사이 통신 지연을 최소화하는 이음 5G를 통해 로봇과 인간이 기술을 매개로 공존할 수 있는 것이다.
더하여, 네이버랩스는 2019년부터 서울시와의 협약을 통해 서울시 전역 3D 지도 ‘에스맵'을 제작하였다. 앞서 언급된 ALIKE 3D, RD, HD 기술로 항공사진 2만 5천장, 건물 60만동 데이터를 활용하여 차선단위 정보 및 높이 XYZ 정보까지 정확하게 구현된 디지털 트윈을 구축하였다. 이렇게 제작된 에스맵은 다양한 목적 하에 활용될 수 있다. 서울시에서는 구축된 디지털 트윈인 버추얼 서울 플랫폼을 구축하여 도시계획심의 및 도시바람길 시뮬레이션, IOT 센서 소방 시설물 관리 등에 활용하고 있다.
네옴시티
나아가 네이버랩스는 지난 3월 30일 사우디아라비아에서 진행되는 초대형 스마트시티 조성 프로젝트인 네옴시티에 디지털 트윈 기술을 수주하는 MOU을 맺은 바 있다. 나아가 지난 10월 24일 사우디아라비아 자치행정주택부(MOMRAH)와 5개 주요 도시의 디지털 트윈 플랫폼을 구축하는 계약을 체결하였다. 사우디라아비아는 네이버랩스의 기술을 통해 클라우드 기반의 디지털 플랫폼을 구축하여 도시 계획, 모니터링 등 도시의 디지털 혁신에 활용할 기획이다.
여기서 네옴시티란, 사우디 아라비아의 대형 경제 개발 및 도시 프로젝트로, 막대한 자본 아래 혁신적인 스마트 도시를 구축하고 미래 지속 가능성 및 경제 다각화를 실현하기 위한 대규모의 계획이다. 무함마드 빈 살만 사우디 왕세자가 주도하에 이루어지고 있으며 총 사업비 5000억 달러(약 616조 원)를 투입해 서울 44배 규모의 거대 신도시를 건설하는 프로젝트가 진행되고 있다. 이 프로젝트는 미래 도시 및 경제 개발 프로젝트로서 국제 사회의 주목을 받고 있으며, 긴 시간 동안 국내외 투자 및 협력 기회를 제공할 것으로 예상된다.
네옴시티 더 라인 (출처: 경향신문)네옴시티 개발사업은 더 라인(The line), 바다 위에 지어지는 첨단 산업 단지인 옥사곤(Oxagon), 산악 단지에 형성되는 친환경 관광단지인 트로제나(Trojena) 로 크게 3가지의 프로젝트로 구성된다. 더 라인의 경우 네옴시티의 중심이 될 스마트시티로, 도시의 외벽을 사막과 산악 사이의 170km 구간을 폭 200m 높이 500m의 초대형 유리로 건설해 도시를 구축하는 프로젝트이다. 해당 도시는 재생에너지 및 해수담수화와 같은 친환경 기술과 더불어 IoT와 AI 기술을 기반으로 스마트 시티로 조성될 계획이라는 점에서, 네이버 랩스의 디지털 트윈 기술은 해당 프로젝트의 핵심이 될 것이라 전망된다.
네옴시티 수주는 네이버랩스가 미래 스마트 시티의 디지털 인프라를 구축할 기술력을 갖추었다는 것을 전 세계에 알릴 기회이기도 하다. 프로젝트에 참여하는 다양한 주체들과의 협업을 통해 도시 전체를 높은 정확도로 복제할 수 있는 ALIKE 기술과 데이터 처리 인프라, 클라우드를 기반으로 하는 ARC 시스템이 네옴시티에 성공적으로 접목된다면, 이는 네이버의 대규모 도시 플랫폼 및 클라우드 형성 기술이 한 단계 더 도약할 기회이자 각광 받을 기회이다.
네이버랩스의 비지니스 전망
네이버 랩스가 로봇 및 자율주행 분야에 대규모 투자를 진행하는 이유는 앞으로 인터넷 서비스 플랫폼이 기존의 PC 및 모바일 환경을 넘어 현실 공간 자체로 확장될 것으로 예측되기 때문이다. 미래에는 인터넷 서비스와 실제 세계를 연결하는 중요한 역할을 할 매개체가 필요하며, 이 역할을 자율주행 로봇이 수행할 수 있을 것으로 보고 있다. 이에 네이버랩스는 디지털 트윈, AI, 로봇, 클라우드 등의 기술을 총망라한 ‘아크버스' 생태계를 확장해 나갈 계획이다.
아크버스 생태계의 확장은 네이버랩스의 B2B 비지니스 모델 확장과 직결될 수 있으며, 아크를 구성하는 기술들은 네이버랩스에서 끊임없이 업데이트 된다는 점에서 이는 네이버랩스의 성장 동력이자 장기적 수익 원천이 될 것이다. 네이버랩스가 디지털 트윈 기술을 더욱 상용화하게 된다면, 작게는 기업의 공장 시스템에서부터, 도시의 도로 시스템, 혹은 도시 전체에 대한 디지털 트윈을 구축하고 제공할 수 있게 된다. 와이파이가 없는 현대 사회는 상상도 할 수 없다. 하루는 커녕, 한 시간 조차도 제대로 보낼 수 없게 될 것이다. 시스템의 운영 및 관리 측면이라면 더욱 심각하다. 만일 현재의 와이파이처럼 디지털 트윈 기술이 보편화된다면, 네이버랩스를 통한 디지털 트윈 기술은 기업 및 도시의 운영에 있어 필수적인 부분이 될 것이다.
기대되는 구체적인 활용 방안은 아래와 같다.
모빌리티 시장
우선 모빌리티 시스템 관리가 가능해지며 나아가 자율 주행 차량 개발 및 시뮬레이터 개발 측면으로 진출 할 수 있다. 디지털 트윈은 자율 주행 차량의 개발과 시험을 위해 사용된다. 현실 세계에서 일어나는 여러 상황을 정확하게 시뮬레이션하여 자율 주행 알고리즘의 성능을 테스트하고 개선하는 데 활용될 수 있다.
어라이크 솔루션을 통해 수집한 정밀한 도로 정보와 도시 교통 정보를 바탕으로 모빌리티 서버 시스템으로 역할할 수 있는 디지털 트윈을 구축해 카카오T와 같은 기업에 서버 제공이 가능할 것으로 예상된다. 또한 디지털 트윈 시뮬레이터를 기반으로 자율 주행 자동차 개발 기업 수주를 넘어 독자적인 자율 주행 모빌리티 출시가 가능할 것이라 전망할 수 있다.
자치정부와의 협력
디지털 트윈은 도시의 변화나 새로운 정책을 시뮬레이션하여 실험하는 데 사용될 수 있다. 새로운 도로 건설, 대중 교통 개선, 에너지 효율성 개선 등의 시나리오를 모델링하여 그 결과를 예측하고 분석함으로써 최상의 결정을 내릴 수 있는 것이다. 또한 도로교통 측면에서도 도시관리에 큰 도움을 줄 수 있다. 어라이크 솔루션으로 수집된 도로 정보, 실시간 교통 데이터 및 차량 위치 정보를 통합하여 교통 흐름을 최적화하고 혼잡 예방이 가능하다. 네이버랩스는 이러한 디지털 트윈 기술을 매개로 정부와의 협력이 가능할 것이다. 서울, 평창, 경기도 등 우리나라 뿐만이 아니라 일본과 같은 해외의 메가시티 자치정부와의 협력을 통해 기술을 수주하며 양질의 데이터를 수집하여 그 기술을 고도화 시킴과 동시에 시스템 제공에 대한 수익 창출 또한 기대해 볼 수 있을 것이다.
스마트 시티 구축
스마트 시티 조성은 앞으로 더욱 각광받을 분야이다. 앞서 언급된 네옴시티 또한 중동의 자본을 기반으로 한 초대형 스마트 시티 조성 프로젝트로, 네옴시티의 성공은 전세계적으로 퍼져나갈 것이며, 태동하는 스마트 시티 건설 붐에 네이버랩스는 주요한 이해관계자로 자리매김 할 수 있을 것이다. 더하여, 디지털 트윈을 비롯한 로보틱스 기술을 발전을 통해 네이버랩스는 자체 스마트시티 조성이 가능할 것이라 전망된다.
메가시티 디지털 트윈의 구축은 스마트 시티 보급의 시발점이라 볼 수 있다. 스마트 시티 조성의 핵심은 로봇, AI와 같은 기술이 실생활에 녹아드는 것이다. 기술과 인간의 생활환경을 융합하기 위해서는, 디지털 트윈 구축을 통한 컨트롤 시스템이 만들어져야 하는데, 네이버랩스는 이미 1784를 통해 로봇이 실생활에 녹아든 테크 컨버전스 빌딩을 네이버랩스만의 수준높은 로봇 기술과 디지털 트윈 기술을 활용하여 조성한 바 있다. 스마트 빌딩의 확장인 스마트 시티 또한 충분히 기대해 볼 수 있는 지점이다.
디지털 트윈을 통해 도시의 건물, 도로, 교통 시스템, 수도 및 전력 공급 시스템 등의 인프라를 디지털화하여 실시간으로 모니터링하고 최적화할 수 있다. 또한 다양한 센서와 IoT 장치로부터 수집되는 데이터를 활용하여 도시 운영을 지원할 수 있으며, 빌딩 자동화 및 스마트 디바이스 연결을 통한 생활 편의 제고로 우리가 흔히 생각하는 “미래도시'를 현실화 할 수 있다.
마치며
서두에 언급되었듯이, 현실을 복제한 거울 세계 디지털 트윈에는 현재를 넘어서는 미래에 대한 무한한 혁신의 가능성도 함께 담겨있다. 시뮬레이션을 통해 현실 세계의 문제를 새롭고 빠르게 해결하고, 다양한 모빌리티 서비스로 편리를 제공하여 안전하고 쾌적한 스마트 시티를 만들어갈 수도 있을 것이다. 네이버랩스가 이끌 미래를 기대해 보아도 좋을 것이다.
연세대 언더우드학부 경제학과 정유진
youjin060502@gmail.com
참고자료
거울 세계로의 연결. https://channeltech.naver.com/contentDetail/33
디지털 트윈 기술 맛집, 네이버. https://channeltech.naver.com/contentDetail/34
2020.11.25 네이버랩스. Arc, 멀티 로봇 인텔리전스 시스템. NAVER LABS - Story. https://www.naverlabs.com/storyDetail/185
Www.etnews.com. (2020, June 30). 3D로 한눈에 보는 “서울시”...네이버랩스 공동구축 “에스맵” 공개. 미래를 보는 신문 - 전자신문. https://www.etnews.com/20200630000248
사업비 668조원, 사우디 초대형 신도시 “네옴시티” 가능할까. 경향신문. (2022, November 17). https://m.khan.co.kr/economy/industry-trade/article/202211171638001#c2b
네이버, 사우디 정부와 업무협약...네옴시티 수주 “청신호.” 한겨레. (2023, March 30). https://www.hani.co.kr/arti/economy/it/1085930.html
“현실과 연결된 가상세계”…네이버, 메타버스 플랫폼 ‘아크버스’ 공개 - zdnet Korea. https://zdnet.co.kr/view/?no=20211124152753&re=D_20211201161550
