메타버스와 함께 주목해야 할 기술 중 하나인 디지털 트윈 기술은 현실과 똑같은 공간을 만드는 것을 의미합니다. 디지털 트윈 기술은 3단계로 나누어지며 실제로 많은 기업에서도 사용 중입니다. 디지털 트윈 적용 사례와 디지털 트윈 기술동향 및 디지털 트윈에 대해 알아보겠습니다.
디지털 트윈이란?
디지털 트윈이란 디지털 쌍둥이라는 단어의 뜻 그대로 현실의 쌍둥이를 디지털 공간에 만드는 것입니다. 메타버스는 우리의 상상으로 가상의 공간을 만드는 것이라면 디지털 트윈은 현실세계에 있는 공간과 똑같은 공간이나 제품을 가상공간에 만듦으로써 현실 세상을 집접 조작해볼 수 있다는 특징이 있습니다.
이런 디지털 트윈 기술을 이용하려면 IoT 기술을 이용하여 현실의 물리적 공간의 정보를 수집하여야 합니다. 이런 정보들을 이용하여 만들어진 디지털 트윈은 모습만 현실세계와 똑같은 것이 아닌 물리법칙이나 화학 법칙 같이 모든 것이 똑같게 되어 활용을 할 수 있습니다. 단! 시간이라는 개념은 우리가 앞뒤로 마음껏 조종이 가능하게 됩니다.
디지털 트윈 활용
삼성에서 새로운 스마트폰을 만든다고 가정을 해보겠습니다. 일단 제품을 디자인하고 제조 공정을 만들고 제품을 생산을 하였는데 중간에 문제가 생겼습니다. 제조공정에 문제가 있던 것이죠. 실제로 이런 상황이 발생한다면 제조 공정을 멈추고 수정하는데 막대한 피해가 들게 됩니다.
하지만 디지털 트윈 기술을 이용한다면 이런 문제를 해결할 수 있습니다. 새로 만들 스마트폰을 미리 디지털 트윈 기술로 디자인하고 제조공정 역시 디지털 트윈 기술로 설계를 합니다. 그런 후 디지털 트윈 세계에서 공정을 돌려보고 효율적으로 설계가 되었는지 검토를 할 수 있습니다. 시간이라는 개념을 우리가 마음껏 조종을 할 수 있기 때문에 미래에 일어날 수 있는 설비의 고장이나 제품의 문제점을 미리 발견을 할 수 있게 되는 것입니다.
즉 디지털 트윈 기술을 이용하면 제조기업의 생산 효율은 엄청나게 증가하게 되고 오류는 줄어들게 되는 것입니다. 또한 시간을 조종할 수 있기 때문에 실제 공정이 돌아가는 것보다 훨씬 더 많은 데이터를 모을 수 있게 됩니다.
디지털 트윈 기술을 이용하기 위해서는 많은 IoT 기기들을 사용해야 하기 때문에 초기 비용이 많이 들 수 있지만 이 기술이 가져오는 효과가 엄청나기 때문에 많은 기업들이 디지털 트윈 기술을 이용하고 있습니다.
디지털 트윈 기술의 3단계
- 1단계 : 시각화('설계'단계에서 사용)
1단계 공정은 대부분의 기업들이 사용하고 있습니다. 바로 제품을 설계할 때 디지털 트윈 기술을 이용하는 것을 말합니다. 자동차 설계, 건축 설계, 스마트폰 설계 등의 것들이 1단계에 속하게 됩니다. - 2단계 : 현실 세계 관제(실시간 모니터링. 실제 제조공정을 투영)
2단계는 실제 공장의 건물이나 제품 등을 모두 디지털화하여 디지털 트윈 가상공간에 투영하는 것을 의미합니다. 현재 첨단 공정이 필요한 일부의 기업에서 사용하는 기술로 공정 전체를 투영하기 때문에 생산성을 극대화시킬 수 있습니다. 2단계부터 디지털 트윈 기술을 사용한다고 할 수 있습니다. - 3단계 : 현실 세계 최적화(물리법칙 등 모든 것을 투영한 시뮬레이션을 활용함)
3단계는 현실세계에 존재하는 모든 것을 디지털화하는 것을 의미합니다. 눈앞에 보이는 것뿐만이 아닌 물리적 법칙까지도 모두 디지털화하였기 때문에 디지털 트윈 가상세계를 통하여 제어, 분석 등을 통하여 시뮬레이션을 돌려볼 수 있습니다. 이 단계를 이용하여 최적화된 공정 설비를 만들고 이를 바탕으로 실제 현실 세계를 최적화하게 되는 것입니다. 현재는 최첨단 반도체를 사용하는 몇몇의 회사들이 이 단계를 이용하고 있습니다.
적용 사례 및 동향
- 여행 : 서울시 에스 맵(S-MAP)
서울시의 모든 공간을 3D로 만든 에스 맵(S-MAP)이라는 것이 있습니다. 보통 우리가 생각하는 지도와 다르게 에스 맵을 이용 하면 서울시와 똑같은 가상세계에 들어가서 한 명의 가상공간 안의 사람이 되어서 직접 서울시를 여행해볼 수 있습니다. 물론 아직은 깔끔하지 않고 약간 시범적인 느낌이 강하지만 이런 디지털 트윈 기술을 여행을 목적으로 이용할 수도 있습니다. - 도시계획 : 세종시, 전주시
한국전자통신연구원(ETRI)과 함께 세종시 디지털 트윈 플랫폼을 만들어 실제로 세종시에 적용을 할 계획이라고 합니다. 디지털 트윈을 이용해 만든 가상공간에서 인구 분포, 안전, 복지, 환경, 상권, 교통 등 여러 버전의 도시를 만들어 시뮬레이션을 돌려 본 뒤 가장 효율적인 것을 채택하여 실제 세종시를 그런 식으로 만들 계획이라고 합니다.
전주시 역시 한국국토정보공사의 IT를 접목하여 안전하고 편리한 도시를 만들 계획이라고 합니다. - 공정 설비 : 상해 의전, 제너럴 일렉트릭
중국의 카메라 필터 제조회사인 상해 의전은 공장의 환경과 모든 공정을 디지털 트윈으로 만들었습니다. 이를 통해서 오류가 발생하였을 시 어떤 부분에서 발생한 것인지 바로 파악하고 대처할 수 있다고 합니다. 또한 기계마다 발생하는 전력 소비량이나 오류 등을 분석하여 끊임없이 효율성 있는 공정으로 바꾸고 있다고 합니다.
제너럴 일렉트릭 역시 기계 50여만 대를 디지털 트윈으로 만들고 있으며 최근에는 항공기 엔진인 제트엔진 GE90을 디지털화하여 항공기를 효율적으로 만들어 수천만 달러의 비용을 절감했습니다 - 의료
아직 실제로 적용하고 있는 곳은 없지만 몸의 정보를 파악할 수 있는 기기를 붙인 뒤 환자를 파악할 수 있게 합니다. 이렇게 받은 데이터로 디지털화를 시키면 환자의 예후도 알 수 있고 심지어는 큰 수술을 하기 전 디지털화된 환자의 몸을 수술해봄으로써 훨씬 더 안전한 수술 방법을 선택할 수도 있습니다. 물론 아직까지는 연구가 많이 필요한 분야입니다.
정리
디지털 트윈이란 단순히 복사를 한다는 개념보다는 시간을 마음대로 조종할 수 있다는 점이 가장 큰 중요 요소입니다. 시간을 앞으로 넘기면서 발생할 오류를 찾아보고, 뒤로 돌려서 문제의 원인을 찾는 디지털 트윈을 이용한다면 많은 돈을 절약할 수 있고 이렇게 절약된 돈을 연구비용으로 사용할 수 있습니다. 아직은 더 많은 연구와 발전이 필요한 기술이지만 머지않아 일상에서도 활용할 수 있는 기술이 될 것 같습니다.
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