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현실을 디지털로 ‘복붙’? 디지털 트윈이 그리는 미래 ‘주목’

2021. 10. 25. 09:30

 

처음 가보는 곳에서 주위 식당이나 카페를 찾아야 할 때, 여러분은 어떻게 하시나요? 아마 많은 분이 스마트폰을 꺼내 지도 애플리케이션에서 길 찾기 기능을 사용하실 겁니다. 지도 애플리케이션에서 현재 내 위치를 확인하고, 가고자 하는 장소를 검색해 지도에서 추천해주는 경로를 따라가다 보면, 지도에 표시된 것들이 현실과 동일하게 그려져 있다는 것을 알 수 있죠.

 

지도 애플리케이션은 우리가 일상 속에서 가장 가까이 만날 수 있는 디지털 트윈의 예시입니다. 디지털 트윈이란 ‘현실 세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등의 모든 것들을 가상 공간에 동일하게 구현함으로써 가치를 제공하는 기술’을 말하는데요. 지도 애플리케이션에는 현실 세계에 존재하는 건물과 길, 도로 체계와 교통환경 등이 디지털로 동일하게 구현돼 우리에게 편리한 기능을 제공하고 있습니다.

 

 

디지털 트윈이라는 개념과 기술은 최근 화두가 되고 있지만, 사실 완전히 새로운 개념은 아닙니다. 이미 널리 사용되고 있는 CAD나 각종 시뮬레이션 역시 일종의 디지털 트윈이죠. 디지털 트윈은 그동안 주로 항공과 우주, 국방산업 등 첨단 영역에서 활용됐는데요. 이후 지속적인 발전을 거듭하며 IoT 산업의 활성화와 컴퓨팅 파워의 증대와 더불어 최근 인공지능, XR기술과 융합돼 제조 산업을 중심으로 급격히 고도화되고 있습니다. 또한 스마트폰, 웨어러블 기기 등을 활용해 개인들도 생활 속에서 디지털 트윈 기술을 활용한 여러 가지 편리한 기능들을 폭넓게 사용하고 있습니다.

 

IT 분야의 연구와 자문을 담당하는 미국의 시장조사 및 컨설팅 회사인 가트너는 2018년에 처음으로 10대 전략 기술 중 하나로 디지털 트윈을 선정했습니다. 실제로 많은 기업이 이러한 디지털 트윈을 각자의 비즈니스에 적용하기 위해 적극적으로 검토하고 도입했는데요. 이에 디지털 트윈의 개념과 적용 영역은 점점 확장됐습니다. 가트너는 디지털 트윈에 대해 ‘기존의 현실 세계 개체시스템의 디지털 표현’에서 ‘물리적 자산뿐만 아니라 사람, 공간, 프로세스의 디지털 트윈’까지 가능하다고 발표했습니다. 그리고 포레스터는 ‘디지털 트윈의 정의는 적용 산업에 따라 다르다’라고 발표했죠.

 

기관뿐만 아니라 여타 다양한 컨설팅 기업들도 디지털 트윈에 대해 속속 정의를 내리기 시작했습니다. 이들이 내린 정의를 종합해보면 디지털 트윈은 디지털 환경에 현실 세계의 모습을 단순히 복제만 해 놓은 것이 아닙니다. 디지털 트윈은 실시간 모니터링/시뮬레이션을 통한 프로액티브(Proactive)한 인사이트를 제공하는 기술이며, 이를 위해 Analytics, AI, 클라우드 등의 다양한 기술 요소를 포함한다고 정의하죠. 더불어 다양한 산업 영역으로의 적용에 따라 팩토리 트윈, 스마트 시티 트윈, 로지스틱스 트윈, 리테일 트윈 등 세부적인 형태의 디지털 트윈들이 등장하고 있습니다.

 

디지털 트윈의 진화 (출처 : The 디지털 트윈 in Oil & Gas: Simulation to Operations, Schneider Electric, 2017, 재구성)

디지털 트윈 기술을 활용한 플랫폼을 활용할 때 실제 사용자들이 가치를 느끼기 위해서는 무엇이 필요할까요? 사용자에 따라 필요한 기술과 정보에 차이가 있을 수 있지만, 대부분의 경우 아래와 같이 정리할 수 있습니다.

 

디지털 트윈에 필요한 기술 (출처 : 국토연구원, 4차 산업혁명을 견인하는 ‘디지털 트윈 공간(DTS)’ 구축 전략, ’18, 재구성)

 

LG CNS DCX센터에서는 위의 표에 언급된 5가지 기술 중 사용자가 가장 먼저 디지털 트윈을 경험하는 요소인 Modeling과 Visualization 기술 역량을 확보하고 있습니다. Modeling과 Visualization을 통해 현실 세계의 물체와 환경을 디지털 환경에서 유사한 모습과 형상을 가진 객체로 구현하고 시각화할 수 있죠. 이렇게 시각화 된 가상환경에 Connectivity, Analytics, Simulation과 같은 기술이 더해져 디지털 트윈이 완성되는데요. 이는 각 분야의 팀 또는 전문가의 협력으로 이루어진 기술의 집약체라고 할 수 있습니다.

 

이해를 돕기 위해 자동차의 라이프사이클을 디지털 트윈으로 구현한다고 예를 들어 설명해보겠습니다. 먼저 모델링 툴을 활용해 가상 공간에 실물과 최대한 유사한 형태의 자동차를 구성합니다. 그리고 이렇게 제작된 3D 모델을 실제와 유사한 물리적인 로직을 구현할 수 있는 엔진으로 가져옵니다.

 

그 다음 자동차 3D 모델에 표면이나 물리적인 특성 등 자동차의 파라미터 값들을 입력하고, 자동차가 실제 공간에서 주행하는 것처럼 가상 공간에서도 물리적인 움직임을 구현합니다. 여기에 실시간으로 얻어지는 데이터를 받아 자동차의 위치를 변경하고, 시간의 흐름에 따라 차량의 위치 혹은 상태 등을 예측할 수 있습니다.

 

이렇게 만들어진 디지털 트윈으로 사용자들은 실제 자동차의 위치를 찾거나, 소모품의 교체 시기를 예측하는 등 가치 있는 기능을 위해 사용될 수 있습니다.

그렇다면 지금까지 살펴본 디지털 트윈 기술이 어떤 산업 분야에서 어떻게 활용될 수 있을까요? 앞서 설명한 것처럼, 개인이 사용하는 다양한 모바일 서비스부터 기업의 첨단 제조산업까지 수많은 곳에 디지털 트윈 기술이 적용될 수 있는데요.  디지털 트윈을 구축하는 데는 구현 레벨에 따라 단계적 접근이 필요합니다.

 

구현 레벨에 따른 디지털 트윈 사례와 LG CNS의 물류센터 적용 예시

 

레벨1에 해당하는 기능적 디지털 트윈에서는 가상 데이터에 기반해 가상 공간에 센터를 구현합니다. 물류센터 설계 및 시뮬레이션 등에 이미 널리 사용되고 있는 Automod, FlexSims 등이 대표적 예시라 할 수 있습니다.

 

레벨2의 커넥티드 디지털 트윈은 실제 현실과 연결된다는 점에서 레벨1과 구분됩니다. 가상공간에 구축한 레벨1의 트윈이 현실과 동일하게 움직이도록 하기 위해 다양한 실데이터와의 연동이 필요한데요. IoT 플랫폼에서 얻어지는 센서 데이터뿐만 아니라 움직임 전체를 표현하기 위해서 다른 Legacy 시스템, CCTV 등의 다양한 데이터와의 연동이 중요합니다. 이렇게 완성된 레벨2의 커넥티드 트윈은 대시보드 기능은 물론 이전의 모니터링 시스템 보다 더 직관적인 화면을 제공함으로써 장애 등의 문제가 발생했을 때 훨씬 더 신속하게 대응할 수 있습니다.

 

디지털 트윈의 궁극적 도입 목적인 레벨3 지능형 트윈은 실시간으로 올라오는 데이터를 실시간으로 분석해 인사이트, Predictive maintenance 등을 제공하고, 나아가 시뮬레이션 등의 기능까지 구현하는 것을 의미합니다.

 

LG CNS에서는 수많은 디지털 트윈 적용 가능 산업 중 물류 산업에 먼저 2단계까지 구현하고 점차 3단계인 지능형 디지털 트윈으로 고도화해 나가고 있습니다. 

 

디지털 트윈을 물류 산업에 적용하는 과정에서 LG CNS가 추구하는 핵심 가치는 ‘물류 센터 운영의 최적화/효율화’입니다. 이 핵심 가치를 달성하기 위해서는 물류센터를 최적으로 운영하기 위한 설비의 조합, 위치, 그리고 설비의 최적 운영 알고리즘, 그리고 이러한 전체 흐름을 고려한 센터 운영 스케줄링이 필요한데요. 이러한 사용자의 가치 증진을 위한 요소들을 디지털 트윈 기술을 통해 실시간으로 모니터링하고 사전에 또는 운영 중에 시뮬레이션해 최적의 값을 얻어 이를 현실에 적용해 제어하고 있습니다.

 

L사는 물류센터와 식자재 센터를 대상으로 현재 레벨2 커넥티드 트윈의 구현을 완료했습니다. 물류 센터의 디지털 트윈은 실제와 최대한 유사하게 3D 가상으로 구현되고 실시간 데이터가 수집돼 가시성 있게 적절히 표시됩니다. 이 디지털 트윈의 가상 공간을 통해 사용자들은 실제 물류센터에서 일어나고 있는 일을 마치 현장에 있는 것처럼 원격으로 확인할 수 있습니다. 그리고 떨어져 있는 관제실에서 현장 근무 중인 작업자와 동일한 현상을 보면서 원활한 커뮤니케이션을 할 수 있습니다.

 

또한, 스마트폰이나 태블릿 등 모바일 디바이스를 통해서도 사용자가 현재 있는 장소와 관계없이 모니터링을 할 수 있으며, 현장에서 확인하기 어려운 여러 시스템 데이터도 확인할 수 있습니다.

 

LG CNS 도입 화면, 식자재센터

물류 산업은 디지털 트윈의 도입 효과를 가장 명확하게 체감할 수 있는 영역입니다. 그러나 그 외에도 디지털 트윈에 어떤 요소를 포함하느냐, 그리고 그 요소들을 어떻게 구현하느냐에 따라 다른 산업 영역에서도 얼마든지 효과적인 디지털 트윈의 도입이 가능할 것으로 기대됩니다. 사용자가 디지털 트윈이라는 가상 공간에서 몰입감을 느끼며 업무의 생산성 증대라는 실질적 가치를 체감할 수 있도록 LG CNS DCX센터가 함께 하겠습니다.

 

 

글 ㅣ LG CNS DCX센터 EX디자인팀

EX디자인팀은 Employee의 디지털 환경을 최적화해주는 UX 기획 및 디자인 전문 조직이다.

최신 디지털 트렌드와 사용자 경험을 토대로 각 산업에 최적화된 디지털 환경 구축을 위한 리더십을 발휘하고 있다.

 

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Posted by IT로 만드는 새로운 미래를 열어갑니다 LG CNS

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