디지털 트윈(Digital Twin) 기술이란?

디지털 트윈은 수집 데이터를 바탕으로 현실 세계를 디지털 공간에 재현하는 것입니다. 설비 보전이나 현장 작업, 제품 개발의 효율화 등을 도모할 수 있기 때문에, 다양한 기업에서 도입되고 있습니다.

 

이번에는, 디지털 트윈의 개요나 메리트, 시뮬레이션이나 메타버스와의 차이, 만드는 방법을 소개합니다.

디지털 트윈이란? 

"디지털 트윈 (Digital Twin)"은 직역에서는 "디지털 공간의 쌍둥이"를 의미합니다. 다양한 데이터를 수집함으로써 현실의 세계를 디지털 공간에 쌍둥이처럼 통째로 재현하는 것입니다. 

 

예를 들어 제조업의 생산 현장이라면 IoT(Internet of Things) 기기 등에 의해 생산 설비의 가동 상황 등의 방대한 데이터를 모아 디지털 공간에 재현합니다. 그러면 한없이 현실에 가까운 시뮬레이션이 가능해집니다. 

 

그 밖에도, 제조 라인의 일부 변경에 있어서 디지털 트윈 상에서 사전의 테스트 운영을 실시하면, 개발 기간이나 코스트의 삭감으로 연결됩니다. 

 

또, 디지털 트윈은 컴퓨터상의 데이터이며, 넷을 통해서 원격으로부터도 확인할 수 있으므로, 이하와 같은 업무에 대응하는 것도 가능합니다.

 

- 생산 설비의 원격 모니터링 현장 작업자에게 원격으로 지시

- 현장 작업자에게 원격으로 지시

 

디지털 트윈의 개념은 미국 예일 대학의 데이비드 게렐른터가 1991년에 발표한 저작 'Mirror Works'에서 처음으로 제창되었습니다. 

 

그러나 "현실 세계의 사본을 디지털 공간에 재현하여 개발과 오퍼레이션을 효율화한다"는 디지털 트윈의 콘셉트 자체는 NASA의 아폴로 계획에서 사용된 "페어링 기술"이 처음이라고 합니다. 

 

1970년 4월에 발사된 아폴로 13호는 발사 후 2일 후에 산소 탱크의 폭발이라는 큰 위기에 처한다. 

 

그때, 지구의 관제 센터에 있는 아폴로 13호의 디지털 트윈으로 시뮬레이션을 실시해, 관제 센터로부터 탑승원에게 지시를 내는 것에 의해 그 위기를 극복해, 무사 지구에 귀환할 수 있었습니다. 

 

디지털 트윈은 2017년 미국 가트너사가 전략적 기술 트렌드의 톱 10중 하나로 선출됨으로써 단번에 시선을 끌게 되었습니다. 현재는 제조업과 자동차산업, 건설업, 소매업 등 업계 외에 의료, 재해관리, 도시계획 등의 장면에서도 많이 활용됩니다.

디지털 트윈

디지털 트윈의 장점은?

디지털 트윈을 도입하는 것으로 기대되는 이점에 대해 제조업을 예로 들어 보겠습니다. 설비보전 종래, 생산 설비의 트러블 발생 시에는, 우선 제조 현장으로부터의 리포트나 고객으로부터의 피드백을 바탕으로 원인 규명과 해결이 행해졌습니다.

 

그러나 생산 설비의 디지털 트윈이 구축되면 트러블 발생을 실시간으로 파악하고 원인 규명·해결을 즉시 실행할 수 있습니다.

 

또, 디지털 트윈 상의 데이터를 AI로 감시시키는 것으로, 트러블이 일어날 것 같은 경우에 경고를 내는 등의 예방 보전도 가능해집니다.

 

현장 작업의 효율화 디지털 트윈이 있으면 현장 작업자는 생산 설비에 관한 데이터를 휴대 단말기 등에서 확인할 수 있습니다. 이를 통해 경험이 적은 작업자도 업무를 신속하게 수행할 수 있습니다.

 

또한 디지털 트윈의 데이터는 원격으로 확인할 수 있습니다. 그 때문에 원격지에 있는 숙련 기술자와 현장 작업원이 같은 데이터를 보면서 커뮤니케이션을 도모하고, 협동하여 문제 해결하는 것도 가능합니다.

 

제품 개발 효율화 제품 개발에 있어서는, 디지털 트윈상에서 프로토타입이나, 제조 라인을 움직였을 때의 예측을 반복해 실시할 수 있습니다.

 

디지털 트윈에서의 평가판 및 오류를 통해 품질 향상과 개발 위험을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 제조 라인을 가동할 필요가 없기 때문에 제조 시간과 비용 절감에도 효과적이라고 할 수 있습니다.

 

애프터서비스의 충실 출하한 제품에 센서를 장비해 배터리의 소모 상황이나 부품의 사용 상황을 디지털 트윈으로 확인할 수 있도록 하면, 적절한 타이밍에 배터리나 부품의 교환을 행하는 등

 

애프터서비스의 한층 더 충실도 전망할 수 있습니다. 시뮬레이션이나 메타버스와의 차이 디지털 트윈과 비슷한 개념으로 시뮬레이션과 메타버스가 있습니다. 각각이 어떻게 다른지 살펴보겠습니다.

 

디지털 트윈과 시뮬레이션의 차이 시뮬레이션은 실제 실험이 어려운 경우 모델로 재현하여 검증을 수행하는 것입니다. 디지털 트윈은 현실 세계의 모델이라고 할 수 있기 때문에 시뮬레이션의 일종이라고 할 수 있습니다.

 

디지털 트윈과 시뮬레이션의 주요 차이점은 다음 3가지입니다.

 

1. 디지털 트윈은 현실 세계를 디지털 공간에 재현하는 반면, 시뮬레이션은 반드시 디지털 공간에서는 아니다. 예를 들어 물리적 모델로 재현될 수 있습니다. 

 

2. 디지털 트윈은 현실 세계의 데이터를 IoT 기기 등으로 실시간으로 수집하여 현실 세계의 변화에 ​​따라 변화합니다. 시뮬레이션에는 이러한 실시간성이 반드시 필요한 것은 아닙니다. 

 

3. 시뮬레이션에서는 몇 가지 가정을 두고 모델을 구축합니다. 현실 세계 자체의 데이터를 바탕으로 한 디지털 트윈에 비하면 현실 세계와의 링크는 약해집니다.

디지털 트윈과 메타버스의 차이는?

메타버스는 디지털 공간에 구축된 가상 세계입니다. "디지털 공간에 구축된다"는 점에서는 디지털 트윈과 비슷합니다. 디지털 트윈과 메타버스의 주요 차이점은 다음 두 가지입니다.

 

1. 디지털 트윈이 어디까지나 현실 세계를 재현하는 것인데 반해, 메타버스는 "가상"세계며 현실과는 아무 상관이 없는 세계여도 괜찮습니다.

 

2. 메타버스가 가상 세계 속에서 아바타를 사용하여 활동하는 것인데, 디지털 트윈은 아바타를 필요로 하는 것은 아닙니다.

디지털 트윈 만드는 법은? 

디지털 트윈을 만들기 위해서는 최소 3개가 필요합니다. 제조 현장의 3D 데이터 디지털 트윈을 만들기 위해서는 우선 제조 현장의 건물, 설치되어 있는 설비·기기 등의 3D 데이터가 필요합니다. 

 

건물의 3D 데이터는 건설 시 작성한 CAD 데이터도 사용할 수 있습니다.

 

설비·기기류의 센서 데이터 

다음으로, 설비·기기류에 설치한 IoT 기기로부터 얻을 수 있는, 과거로부터 현재까지의 가동 상황을 나타내는 데이터가 필요합니다. 

 

그와 동시에 현장에서의 실제 오퍼레이션에 있어서 기기끼리 어떻게 접속되어 있는지를 나타내는 도면 데이터나 그 외 오퍼레이션에서 사용되는 데이터 등도 필요하게 됩니다. 

 

현장과 장비 데이터의 연결 

마지막으로, 전술한 제조 현장의 3D 데이터와 설비·기기류의 센서 데이터를 연결하기 위한 정보도 필요합니다.

디지털 트윈을 정리하면

현장의 건물의 도면이나 설비·기기의 가동 데이터를 수집해, 디지털 공간상에 현실 세계를 통째로 재현하는 디지털 트윈. 설비 보전이나 현장 작업, 제품 개발의 효율화, 애프터서비스의 향상 등, 다양한 이점을 기대할 수 있습니다.

 

최근에는 제조업과 건설업 등 다양한 업계에서 디지털 트윈이 활용되고 있습니다. DX(디지털 트랜스포메이션)의 한 가지 방법이라고 할 수 있는 디지털 트윈은 앞으로도 모든 장면에서 유효한 과제 해결 수단이 될 것입니다.

 

메타버스와 NFT 블록 체인 간의 관계

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