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디지털 트윈(Digital Twin)
김종경의 스마트 물류
김종경 | news1@klnews.co.kr   2016년 12월 19일 (월) 16:02:21

- Uberification(or uberfication) logistics -

매년 IT 관련 트렌드를 전망하는 보고서를 펴내며 주목을 받고 있는 가트너(Gartner)의 2017년 10대 전략 기술 트렌드는 본격적으로 지금까지 추구해왔던 IoT 성장 전략을 보다 기술적으로 구체화시켜 소개하고 있다.

‘지능형 디지털 메시(Intelligent Digital Mesh)’를 목표로 지능적(인공지능, 지능형 앱, 지능형 사물)이며, 디지털화(가상 및 증강현실, 디지털 트윈, 블록체인과 분산장부)되며, 디지털 메시 구현을 위한 소프트웨어인 대화형 시스템(Conversational System), 메시 앱 및 서비스 아키텍처(MASA: Mesh App and Service Architecture), 디지털 기술 플랫폼(Digital Technology Platform), 능동형 보안 아키텍처(Adaptive Security Architecture) 등을 소개하고 있다.

   
  △디지털 트윈의 활용 예시 : 펌프를 3D 물리적 모델과 시스템으로 사전 시퓰레이션하여 검증.  
디지털 트윈(Digital Twin)은 현실세계의 물리적 사물이나 시스템을 동적 소프트웨어 모델로 구성하여 디지털 자산으로 만드는 것이다. 디지털 트윈에서는 다양한 센서에서 입수한 데이터를 통해 현재 상태 파악하고, 변화에 대응하며, 운영 개선 및 가치 향상 솔루션을 제공한다. 디지털 트윈은 메타데이터(분류, 구성, 구조)를 포함해, 조건이나 상태(위치, 기온), 이벤트 데이터(시계열), 애널리틱스(알고리즘, 규칙)와 같은 복합적인 요소를 제공할 수 있다(출처: ciokorea).

디지털 트윈과 가장 유사한 개념은 CPS(Cyber Physical System)에서 볼 수 있으며 사실 CPS에서 발전된 개념으로 볼 수 있다.

   
  △디지털 트윈의 활용 예시 : 이러한 선박모형모델과 주변기상 및 환경데이터로 위기발생 시 보다 정확한 대처가 가능.  
가상현실의 산업적 사용을 확대한 것이라고도 볼 수 있다. 디지털 트윈은 확인하고자 하는 자산의 가상이미지를 통하여 손쉽게 언제든 접근이 가능하며 하나의 플랫폼으로 운영되면 다각도에서 여러 사람이 동시에 분석과 검증이 가능하게 된다.

멀게 느껴질 수 있으나 가트너는 3~5년 안에 수백만 개의 사물이 디지털 트윈으로 표현될 것으로 전망한다. 특히 제조기업들은 디지털 트윈을 통해 장비 서비스에 대한 능동적인 수리 및 계획 수립 및 제조 공정 계획, 공장 가동, 장비 고장 예측, 운영 효율성 향상, 개선된 제품 개발이 가능해질 것이다.

이 분야에서 가장 앞선 기업인 GE는 GE의 모든 기계들에 대해 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’을 구축할 계획을 수립하였다(출처: 제너럴일렉트릭). GE는 전형적인 첨단 제조와 소재기술에 센서의 결합으로 이루어진 데이터분석과 해석을 위한 소프트웨어의 연결로 기술 발전을 가속화하고 있다. 디지털 트윈을 오픈 이노베이션 전략과 같이 하여, 항공 엔진이나 기관차, 영상의학기기, 조명, 풍력터빈 등에 산업인터넷을 적용하여 생산 배치, 자산 최적화, 장비 작동 시나리오 등에 활용하려 한다.

소재부터 설계, 제조, 서비스에 이르는 모든 과정을 하나로 연결하여 향후 15년간 300억 달러 이상의 비용을 절감한다는 계획을 수립하고 있다. 스마트팩토리를 넘어 첨단제조기술과 산업인터넷이 통합된 생각하는 공장(Brilliant Factory)이 목표인 셈이다.

   
  △CPS 시스템에서 가상 및 현실 도메인 간의 상호연결 컨셉.  
디지털 트윈 시뮬레이션을 통한 물류의 최적화와 위기관리 등으로 활용하기 위해서는 우선 IoT가 가능하도록 여러 고급 센서들의 가격하락 및 일반화가 우선이 되어야 한다. 또, 대부분의 시스템과 요소들이 인터넷과 연결되어 모든 수송차량, 선박, 항공기 등이 연결되고 각 자산들이 센서와 인터넷으로 연결되어 자료수집, 분석 및 해석이 즉시 가능해야 한다.

물류분야에서 디지털 트윈은 스마트공장, 또는 생각하는 공장의 연장선상에서 볼 수 있다. GE나 삼성에서 생산하는 3D 프린팅으로 생산되는 수십만 개의 부품과 이에 필요한 소재를 적재적소에 배치하여 공급망을 최적화시킬 수 있는 의사결정을 어떻게 자동화, 지능화해야할지 고민해볼 일이다.

용어설명

디지털 메시(digital mesh):
차량, 카메라, 가전제품, 스마트폰, 착용 컴퓨터(웨어러블 기기) 등 많은 다양한 기기들이 상호 연결되어 촘촘한 그물망 같은 형태를 가리키는 것. 디지털 메시에는 컴퓨터, 스마트폰뿐만 아니라 착용 컴퓨터(웨어러블 기기), 가상 현실 기기, 사물 인터넷(IoT) 센서 등 여러 스마트 기기들이 포함되며, 정보 수집, 사람들과의 소통, 비즈니스 등에 활용된다(한국정보통신기술협회) .

CPS(Cyber-Physical System): 사이버시스템 (cyber system)과 물리시스템 (physical system)의 통합적 시스템으로 물리적 요소와 시스템이 스마트 센서, 소프트웨어와 엑추에이터 등에 의해 모니터링 되고 조정되며 최적화되도록 통신 및 제어 기능이 사물과 융합된 형태(IoT의 목표가 됨).

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