1. 4차 산업 혁명의 핵심 기술인 디지털 트윈이란 무엇인가
디지털 트윈(Digital Twin) 기술이란 물리적 객체들에 대한 디지털 복제로서, 객체의 수명주기 전체에 걸쳐 대상 객채 요소들의 속성과 상태 값 등의 동적인 성질을 묘사하는 가상의 모델을 말합니다. 물리적 자산과 동일한 형태의 디지털 복제 모델을 생성하여 해당 자산으로부터 수집된 데이터를 모델링, 시뮬레이션하여 물리적 자산이 필요한 값을 산출하는 가상 모델이 될 수 있습니다.
이 문서에서는 디지털 트윈의 개념과 구성요소, 디지털 트윈이 어떤 분야에 이용될 수 있는가에 대한 내용이 기술되어 있습니다.
2. 디지털 트윈의 개념과 구성요소
디지털 트윈은 현실 사물, 분석 시스템, 디지털 트윈으로 구성됩니다. 현실에 존재하는 사물에 대한 정보를 센서나 메타데이터를 통해 분석 시스템에 정보를 제공하면 분석 시스템에서 사물에 대한 정보를 분석하고 시뮬레이션하여 3D로 구현 표현 및 구현하여 디지털 트윈을 구성합니다. 가상의 디지털 사물인 디지털 트윈에서 다양한 가상의 시도를 하면서 오류가 탐지되거나 이상 증상이 발현되면 분석정보를 다시 분석 시스템에 전송하여 현실 사물을 유지보수 및 더 나은 방법으로 발전시키게 됩니다. 체계적으로 설계된 디지털 트윈은 기업 의사 결정을 대폭 향상해 줍니다. 또한 현실 세계에 존재하는 실제 모델과 연결돼 물체나 시스템의 현 상태 이해와 변화 대응, 운영 개선, 가치 증진에 활용될 수 있습니다. 조직은 디지털 트윈을 단순 구현 차원에서 시작해 이를 점차 발전시키고, 데이터 수집, 가시화하는 능력을 개선시키며, 올바른 분석기법과 규칙을 적용하여 효과적으로 사업 목표에 대응할 수 있게 됩니다.
디지털 트윈의 구성요소로는 센서 데이터, 메타 데이터, 환경정보, 분석, 시뮬레이션으로 분류할 수 있습니다. 센서 데이터는 현실 사물로부터 측정된 사물의 정보 데이터를 말하며 IoT, Zigbee NFC 기술을 이용하여 구현할 수 있습니다. 메타 데이터는 현실 사물의 기초 메타데이터인 설정값을 말하며 메타 데이터를 기초로 하여 디지털 트윈의 기반이 마련됩니다. 환경정보는 현실 데이터로부터 분석된 데이터 정보를 말하며 Big Data, AI 분석 기술을 적용하여 정보를 분석하고 결과를 도출해냅니다. 마지막 시뮬레이션 단계에서는 현실 데이터로부터 디지털 트윈을 표현하는데, 3D 영상 기술을 이용하여 실물과 비슷한 모양으로 구현하고 다양한 상황을 시뮬레이션하게 됩니다.
3. 디지털 트윈의 이용 분야와 향후 전망
디지털 트윈 기술의 발전으로 가까운 시일 내에 수만 개의 사물이 디지털 트윈으로 표현될 것입니다. 기업들은 디지털 트윈을 통해 장비 서비스에 대한 능동적인 수리 및 계획 수립, 제조 공정 계획, 공장 가동, 고장 예측뿐 아니라 개선된 제품 개발이 가능해질 것입니다. 의료 분야에서는 고난도 수술 등의 시뮬레이션 수술 및 확인 작업에 디지털 트윈 기술을 활용할 수 있습니다. 항공분야에서도 비행기 부품 수리 연습 및 교육 등에 디지털 트윈 기술을 적용할 수 있습니다. 실제와 유사한 가상화 모델 분석, 돌발변수로 인한 오류 탐지해 더 큰 작동 에러를 방지할 수 있고, 유지보수가 가능합니다. 이러한 다양한 분야에 디지털 트윈을 적용함으로써 4차 산업의 핵심 기술로 자리 잡게 될 것입니다.