• 검색 결과가 없습니다.

디지털트윈의 개념과 국토 디지털트윈 실현 방안

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2022

Share "디지털트윈의 개념과 국토 디지털트윈 실현 방안"

Copied!
3
0
0

로드 중.... (전체 텍스트 보기)

전체 글

(1)

2

국토시론

공학 분야에서 디지털트윈(Digital Twin: DT)이란 용어가 명시적으로 사용되기 시작한 것은 최근 들어서부터이지만, DT의 개념은 오래전부터 여러 전문분야에 서 적용되고 있었다. DT 개념을 적용한 대표적 사례는 1970년 NASA의 아폴로 13호가 달 탐사 임무수행 시 적용한 실제 우주선과 우주선 시뮬레이터의 페어링 (pairing) 운용기술이다. 이 기술로 당시 우주선의 고장 관련 실시간 데이터를 달에 위치한 우주선으로부터 통신 수단을 통해 지상에 위치한 시뮬레이터에 입력한 후, 시뮬레이터 가상실험을 통해 우주선 고장원인 규명과 정상동작 복구방법을 찾아 낼 수 있었다. 디지털트윈 용어의 명시적 사용은 제품수명관리(Product Lifecycle Management: PLM) 연구자인 미시간대학의 마이클 그리브스(Michael Grieves) 교수 연구팀으로 알려져 있다. 그리브스 교수는 2001년 ‘Conceptual Ideal for PLM’이란 개념적 모델을 제안한 후 2011년에는 이를 획기적으로 확장한 Virtual Perfect를 발표하였고, Information Mirroring Model을 거쳐 디지털트윈으로 부 르기 시작하였다.

디지털트윈은 물리적 자산, 프로세스 및 시스템에 대한 복제본으로 정의되며, 복 제본이란 대상체계의 운용데이터, 지형 · 공간 · 형상정보 및 동작 · 운용법(규)칙을 디지털화하여 컴퓨터 속에 저장해 놓은 것을 의미한다. 디지털트윈 구축대상이 되 는 시스템(체계)의 구성요소에는 자산 · 제품(products), 사람(people) 및 운용프 로세스(processes)가 포함된다. 시스템의 예로는 제품만으로 구성된 자동차, 사람 과 운용프로세스로 구성된 도시발전위원회 그리고 자산(댐 등), 사람(국민), 운용 프로세스(국토관리규정) 모두를 포함한 국토 등이 있다. 디지털트윈은 실제 시스템 (Physical Twin: PT)의 전 수명주기(life cycle, 설계, 구현, 검증, 유지 보수, 폐기) 동안 PT와 연동 운영함으로써, 앞서 소개된 아폴로 13호 사례에서 보듯이 PT 혹은 DT 단독으로 제공할 수 없는 다양한 서비스들을 가능하게 한다.

2

김탁곤 KAIST 전기전자공학부 명예교수 (tkim0303@kaist.ac.kr)

디지털트윈의 개념과

국토 디지털트윈 실현 방안

(2)

3

디지털트윈의 구축목적은 대상이 되는 실체계와 디지털트윈을 연동 운용하여 실체계 관련 이해당 사자에게 지혜 수준의 혁신적 서비스를 제공할 수 있는 핵심 도구 및 수단으로 활용하기 위함이다.

데이터 기반 서비스 관점에서 디지털트윈의 역할은 실체계에서 수집한 실제 데이터와 디지털트윈 시뮬레이션으로 얻어진 가상데이터의 융합을 통하여 실제 시스템 관련 문제 해결에 유용한 융합 빅 데이터를 생산하는 것이다. 융합 빅데이터는 AI와 통계, 공학분석 도구들을 이용하여 실세계의 구성 요소인 자산, 사람, 운용프로세스의 다양한 결합에 대한 분석 · 예측 및 체계 운용의 최적 대안(최적 화)을 찾는 데 활용될 수 있다. 아울러, 융합 빅데이터는 실세계를 가상환경에서 현실감 있게 표출할 수 있는 다양한 장비, 장치와 VR · AR · XR 관련 ICT 기술의 융합을 통해 오락, 관광, 교육훈련, 장 비 · 자산의 수명진단 등에 활용될 수도 있다.

디지털트윈의 구성요소는 실체계의 운용데이터, 공간 · 형상정보 및 실체계에 포함된 객체들의 행 위 모델 등 세 가지이며, 운용데이터는 실체계에 설치된 IoT 장비에서 획득할 수 있다. 공간 · 형상 정보는 서비스 목적에 따라 GIS(Geographic Information System), BIM(Building Information Modeling) 혹은 3D CAD 중 한 가지 이상을 결합하여 사용한다. 객체행위 모델은 다양한 시나리오를 가상실험하기 위한 시뮬레이션 모델을 사용하지만, 서비스 목적에 따라서는 운용데이터를 학습한 데 이터 모델을 사용할 수도 있다. 구성요소 중 일부만을 사용한 디지털트윈은 나머지 구성요소를 사용 하지 않음으로 인한 한계점에 봉착하게 된다. 예를 들면, 실체계 운용데이터 복제만으로 구성된 IoT 기반 디지털트윈은 수집된 데이터를 분석할 수는 있지만, 실체계를 시각화한 지형 · 공간상에 데이터 를 표출할 수 없으며, 실체계와는 다른 가상데이터를 입력한 시뮬레이션을 수행할 수 없다. 마찬가지 로, 지형 · 공간정보만으로 구성된 디지털트윈은 실체계에서 일어나는 지형 · 공간정보의 변화를 실시 간으로 반영할 수 없으며, 시뮬레이션을 통한 실체계의 현상분석 및 미래 예측이 불가능하다.

디지털트윈을 개발하고 운용하는 데에는 세 가지 구성요소를 모두 포함하여 개발할 수 있는 한 개 의 통합 플랫폼을 사용할 수 있다. 그러나 디지털트윈의 특성상 독립적인 플랫폼을 사용하여 각각 의 구성요소를 개발한 후, 이들을 연동하여 운용하는 것이 효율적이다. 구체적으로는, 먼저 디지털 트윈의 개발목적에 맞게 운용데이터를 수집하는 IoT 플랫폼, 지형 · 공간정보를 구축하는 지형 · 공 간정보 플랫폼 및 모델링 시뮬레이션 플랫폼을 이용하여 각 구성요소를 개발한다. 다음으로, 개발된 세 가지 구성요소를 실행하는 플랫폼들을 연동 운용하는 PoP(Platform of Platforms) 구조를 사용 할 수 있다. PoP 구조는 디지털트윈의 목적에 부합되는 모든 디지털트윈을 개발 · 운용할 수 있는 플 랫폼으로서, 신뢰성과 경제적(개발기간 및 비용) 측면에서 효율적인 구조이다. PoP 구조를 사용할

3

데이터 기반 서비스 관점에서 디지털트윈의 역할은 실체계에서 수집한 실제 데이터와

디지털트윈 시뮬레이션으로 얻어진 가상데이터의 융합을 통하여 실제 시스템 관련 문제 해결에 유용한 융합 빅데이터를 생산하는 것이다.

474호 2021 April

(3)

4

경우 플랫폼들 사이의 연동을 위한 데이터 모델과 API의 국제적인 표준화가 요구된다. 데이터 모델 의 표준은 대상 시스템에 따라 달라질 수 있으며, 한 예로 스마트시티를 대상으로 표준 데이터 모델 (ISO/IEC 30182 - “Smart city concept model – Guideline for establishing a model for data interoperability”)의 1차 버전이 2017년에 발표된 바 있다.

디지털트윈의 활용 분야는 분석, 예측, 최적화 대상이 되는 모든 시스템이다. 디지털트윈은 산 업(제조, 생산, 물류, 식물공장 등), 공공분야(교통, 환경, 금융 등), 의료(진단, 인공장기, 가상수술 등), 재난안전(안전점검, 피해분석, 대피훈련 등), 국방(군사훈련, 국방분석, 무기체계 획득 등) 등 다양한 분야에서 해당 목적에 맞게 활용될 수 있으며, 현재까지는 빅데이터가 디지털트윈 구축 및 진화 학습용으로 사용되고 있다. 미래에는 디지털트윈이 빅데이터 생성 및 데이터 부가가치 창출 수단으로 입증됨에 따라 데이터 시장 활성화를 유도하게 될 것이다. 현재 디지털트윈은 안정성에 부담이 적고 가시적 성공사례를 신속히 확보할 수 있는 스마트시티, 스마트팩토리, 스마트SOC(도 로, 철도, 항만, 공항, 등) 등을 대상으로 하고 있지만, 기술 성숙도가 높아지고 안정성이 보장되면 자율주행, 의료 · 인공장기, 식물공장 등으로 확대될 전망이다.

디지털트윈의 개념적 수준 이해에 머무는 현재 단계에서 국토 디지털트윈을 포함한 디지털 트윈 기술개발 및 활성화를 위해서는 지속적인 노력과 함께 아래와 같은 정책적 뒷받침이 필 요하다. 첫째로 디지털트윈 기술 인프라 확보가 필수적이다. 이를 위해 디지털트윈 맞춤형 ICT + OT(Operational Technology, 운용기술) 융합인력 양성을 위한 교육환경 구축, 공공 디지털 트윈(스마트시티 디지털트윈 등) 구축 및 개방, 안전 · 보안 관련 규정 제정, 표준화 및 인증체계 구 축 등이 필요하다. 둘째, 디지털트윈 개발 · 운용 및 활용기술을 확보해야 한다. 구체적으로는 디 지털트윈 활용기술(AI, VR · AR, CPS 등)과 연계 연구, 디지털트윈 개발 · 운용 플랫폼의 기능 · 구 조의 정의 및 구축, 그리고 디지털트윈 개방 및 응용 분야별 활용기술 로드맵 작성이 선행되어야 한다. 끝으로, 디지털트윈 생태계 조성 및 시장을 확대해 나가야 한다. 세부사항으로는 산업 · 공 공 · 의료 · 재난 · 국방 등 범국가적 활용 촉진, 디지털트윈 기술 도전을 위한 펀드 확대, 사업화 지원 및 디지털트윈 산업 연구단지 조성 그리고 산업용 디지털트윈 구축 및 유통이 필요하다.

국토 디지털트윈은 국토가 대상인 디지털트윈으로, 국토와 관련된 이해당사자들에게 다양한 문제 해결책과 혁신적 서비스 제공을 위한 ‘스마트국토’의 초석이 될 것이다. 국토연구원은 산 · 학 · 연 · 관 의 힘과 지혜를 모아 국토 디지털트윈 개발을 선도하여 스마트국토를 실현함으로써 국가발전과 국민 행복 추구에 많은 기여를 할 수 있기를 간절히 희망한다.

국토시론

4

국토 디지털트윈은 국토가 대상인 디지털트윈으로, 국토와 관련된 이해당사자들에게 다양한 문제

해결책과 혁신적 서비스 제공을 위한 ‘스마트국토’의 초석이 될 것이다.

참조

관련 문서

나희승 _ 한국철도기술연구원 책임연구원, UNDP National Consultant 3. 동북아 북방물류의 부상과 복합물류체계 중요성

「국토」는 국토 전반에 관한 국내외 최신 정보와 현안 문제를

국토 곳곳에 있는 아름다운 호수의 경관과 아울러 다양한 생명이 살아 숨쉬는 호수의 생명력을

도시재생선도지역의 사업추진 유형과 성공전략 16. 김주진 _ LH토지주택연구원

「국토」는 국토 전반에 관한 국내외 최신 정보와 현안 문제를

[r]

[r]

[r]