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Jul 01. 2018
디지털 트윈의 진화와 적용 사례
IT 기술 트렌드 -디지털 트윈(2/2)
지난 글을 통해 디지털 트윈(Digital Twin)의 개념과 도입 효과를 다루어 보았다. 이번에는 디지털 트윈의 진화와 적용 사례에 대해 이야기해 보고자 한다.
디지털 트윈의 진화
디지털 트윈은 갑자기 등장한 기술은 아니다. 이미 2000년대 초반에 항공 우주 분야에서 연구 개발 단계에 활용하기 시작했다. 우주라는 미지의 세계에 막대한 비용을 들여 개발한 우주선을 보내고, 한 번도 해 보지 않은 임무를 수행해야 하는 항공 우주 산업 분야에서 디지털 트윈은 꼭 필요한 기술이었다.
관련 기술이 점차 발달하여 실제 물리적인 요소와 디지털 요소가 연계된 것은 최근의 일이다. 바로 IoT, AR, VR 등의 기술이 등장하면서 정보의 수집과 시각화가 고도화되었기 때문이다.
디지털 트윈의 궁극적인 활용 목적이 최적화라는 점에서는 시뮬레이션을 통한 예측이 무엇보다 중요한데, 최근 머신러닝을 포함한 인공지능(AI) 기술의 발전에 힘입어 디지털 트윈이 지향하는 바가 이루어지고 있는 것 같다.
디지털 트윈의 진화(출처 : The Digital Twin in Oil & Gas, Schneider Electric, 2017)디지털 트윈의 적용 사례
디지털 트윈은 제조 분야를 중심으로 적용되었으며, 교통, 물류, 도시 등으로 적용 영역이 점차 확장되는 추세이다.
몇 가지 분야의 적용 사례를 알아보도록 한다.
디지털 트윈의 일반적인 적용 분야제조 분야
디지털 제조, 제조 운영 관리, 공급망 계획 및 최적화에 활용되고 있으며, 아래와 같이 적용되고 있다.
제품 설계 검토, 예지보전
생산 라인 설계, 운영, 유지보수 시뮬레이션
작업 환경 시뮬레이션
현장 작업자 가상화 교육
실제로 디지털 트윈이 로봇 제조 프로세스 개선에 적용된 사례를 살펴보면, 로봇 제조 프로세스 개선을 통한 작업 효율화 및 비용 절감을 목적으로 도입했으며, 생산라인의 배치, 하드웨어, 프로세스, 작업 디자인 등 생산 과정 전체를 시뮬레이션했다. 도입 결과 과거 대비 생산성이 10~15% 향상되었다고 한다.
로봇 제조 프로세스 시뮬레이션 사례(출처 : Dassault사)에너지 분야
에너지 분야에서는 디지털 트윈이 발전 시설 계획의 최적화, O&M의 효율화, 소비 최적화에 활용되고 있다.
디지털 발전소 : 최대 전력 생산 발전 설비 및 단지 설계, 생애 주기 동안의 전력 생산 최적화, 이상 징후 파악을 통한 유지 보수 효율화
에너지 소비 최적화 : 전력 소비량 예측 및 소비 패턴 분석을 통한 사용량 절감 방안 도출
발전소 전체를 가상화하고 다양한 운영 시나리오를 시뮬레이션 한 사례의 경우, 1.5% 발전 효율성 향상, 예상치 못한 가동 중단 시간 5% 감소, O&M 비용 최대 25% 감소, 이산화탄소 배출량 3% 절감 효과가 있었다.
디지털 발전소 사례(출처 : GE사)도시 분야
도시에서는 디지털 트윈을 도시 가상화 모델을 기반으로 도시 각 분야의 현황을 모니터링하고, 예측 시뮬레이션을 통해 도시 계획 및 운영을 하는데 활용하고 있다.
도시 계획 : 신도시 개발, 도시 재생 사업을 위한 설계
도시 운영 : 교통, 에너지, 환경, 재난 재해, 통신 등 다양한 분야에서 운영을 최적화하기 위한 모니터링 및 시뮬레이션
Virtual Singapore Project의 경우, 2014년 12월에 시작하여 2018년 종료 예정으로 도시를 3차원으로 모사하고 있다. 이 프로젝트를 통하여 구축된 도시 가상화 모델을 기업, 국민, 연구기관이 모두 활용하도록 할 예정이며, 개방형 혁신이 연쇄적으로 발생할 것으로 예상된다.
도시 가상화를 통한 도심 바람장 시뮬레이션 사례(출처 : Virtual Singapore)물류 분야
물류 분야에서는 디지털 트윈을 물류 운영 현황 모니터링 및 최적화에 활용하고 있다.
컨테이너 터미널의 운영 현황 및 장비, 차량 상태 모니터링
물류 창고 내부 상황의 실시간 관제
두바이 항구 컨테이너 터미널의 경우, 터미널의 각종 주요 정보를 3D로 실시간 관제하여 운영을 효율화하고 있다. 터미널의 Job Order, 각종 장비의 위치 및 상태, 컨테이너 정보 등을 가상화 모델을 통해 분석, 제공하고 있으며, 실제로 운영 비용 절감 및 생산성 향상(약 65%), 이슈 조기 대응의 효과가 있었다.
두바이 컨테이너 터미널 가상화 사례(출처 : 녹원정보기술)이상으로 디지털 트윈의 전망과 적용 사례에 대해 알아보았다. 디지털 트윈 기술은 점차 고도화, 정교화되고 있으며 적용 분야도 계속 확대되고 있다. 디지털 트윈은 현실 세계를 접하지 않고도 현재 상황과 미래를 정확히 예측할 수 있는 기술인 만큼 다양한 분야에 활용도가 높다. 따라서 앞으로도 적용 영역이 계속 확대될 것으로 예상되며, 디지털 트윈이 우리의 일상생활에도 활용될 날이 머지않은 것 같다.
김강민 | 공학박사
*이 글은 필자가 기업 블로그에 기고한 원고를 일부 수정한 것입니다.
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