농업/IT

디지털 트윈 | Digital Twin | 신기술

황설모 2021. 8. 13. 12:02

디지털 트윈의 구현 절차

1. Make Virtual Twin

2. Communication with Virtual and Physical

3. Collect Data

4. Analysis and insight

5. Act and Feedback

 

Core elements

CPS : Sensor and actuator

DT : models and data

 

DT와 CPS와의 차이

DT(Digital Twin) = CPS + 알파(데이터 분석, 앱과 서비스, Decision-Making)

 

디지털 트윈 글로벌 시장은 현재 3조 정도이지만 2026년에는 50조로 증가할 것으로 전망된다.

국내 디지털 트윈 시장 규모는 1000억 원 정도로 작다.

 

Automotive and Transportation 과 같은 자동차 및 운송수단 분야에서 디지털 트윈 시장이 가장 발전할 것으로 보인다.

농업 분야에서도 커지고 있으면 

현실 세계와 디지털 세계와의 브릿지 역할을 하는데 메타버스안에 있는 디지털 엔티티(ex. 전자상점)은 물리적 세계에 그라운딩 되어 있지 않음(링크가 안되어있음). 그 부분을 디지털 트윈이 연결을 해준다면 앞으로 메타버스와 디지털 트윈이 융합되어 비지니스 혁명전인 상황이 올거라고 생각한다.

 

주요 선진국은 디지털 트윈을 핵심 기술로 보고 성장전략 추진 중이다. 스마트 제조 포함 국민 삶의 질을 개선하는 목적이다. 싱가포르는 도시 전체를 스마트 시티 트윈 구현하여, 버츄얼 싱가포르를 목표로 하고 있다. 가로등 하나하나도 디지털 트윈화할 예정이다.실제로 공원을 만들 때 어느 지역에 만들면 좋을지 디지털 트윈으로 시뮬레이션하여 테스트할 수 있도록 한다. 국내에서는 소규모 투자로 추진 중이며 특히 안전 분야에 대해 도입하여 모니터링 하고 있다.

 

해외 산업 동향으로 기업들의 솔루션을 기반으로 산업 혁신을 주도 한다.

미국에서는 제조 뿐만 아니라 수력 발전에 대한 시뮬레이션, 옥수수 공장의 생산 공정에 디지털 트윈 기술 사용하는 등의 다양한 분야로 확대 중이다.

 

국내는 대기업을 중심으로 기술 도입, 적용하는 초기 단계이다. 외국에서 개발된 솔루션을 도입하여 적용 도입을 시도하고 있다. 삼성중공업에서 선박 건조설계 작업에 사용하고 있다.

 

해외 기업 현황으로는 GE: RREDIX,마이크로소프트, Azure 등이 있다.

GE: RREDIX, : GE 안에 임베드 센서를 넣어 데이터를 클라우드에 올려놓고 사람과 장비를 연결시키는 형태이다.

 

국내 기업 현황은

GS 칼텍스 : 디지털 트윈 기반 2030 플랜트 통합 관제 프로젝트 추진 중

두산 중공업 : MS, 벤틀리시스템즈와 풍력 분야 국내 최초 디지털 트위 솔루션 개발

LG CNS : 물류센터의 최적화된 운영을 위해 물류 IT 전문조직인 Logistics DX Lab을 구성하여 디지털 트위 IoT 사업에 투자

SKT : 호텔, 쇼핑몰, 사무실 등을 그대로 복제하여 가상세계를 구현하는 "5G 하이퍼스펭스 플랫폼; 공개

 

디지털 트윈 구현 핵심기술 1

1. 디지털 가상화 기술

  • 대상 현실세계를 구성하는 사람, 사물, 공간 등 구성요소의 디지털 정보화와 객체화 기술
    • 다차원 정보 및 객체 시각화 기술, 객체 식별화 기술
    • 다차원 데이터 상관관계 분석 및 통합 기술
    • 다차원 객체 분산 저장, 처리, 분석 프레임워크 기술
    • 현실 세계 데이터 수집 가공, 전처리 기술
    • 가살센서 및 센서 배치 최적화 기술

2. 디지털 트윈 동기화 기술

  • 현실세계의 객체 및 가상 객체의 정적 요소(객체, 공간, 시각)와 동적 요소(행동, 프로세스, 예측)의 상호 반영 기술
    • 시공간 동기화 기술, 가상/현실세계간 입출력 제어 기술
    • 고속/저지연 데이터 전달 기술
    • 데이터 전달 관리 및 부하경감 기술
    • 데이터 정합성 검증, 객체 클리닝 기술

3. 디지털 트윈 모델링 & 시뮬레이션

  • 가상화된 유무형의 객체 정보를 기반으로 사람, 사물, 공간 등의 정보를 분석, 예측하는 기술
    • 물리 모델링 기술, 행동/룰 모델링, 기계학습 기술
    • 시뮬레이션 시나리오 자동생성 및 데일러링 기술
    • 디지털 트윈 통합 시뮬레이션 기술
      • 차량 전체를 파악하기 위해서 전기차 배터리 안에 있는 전기모터와 내연기관이 각각 연합되어 정확한 상태를 알 수 있다.
      • 굉장히 큰 트윈은 작은 트윈으로 이루어져 있고, 작은 트윈은 마이크로 트윈으로 이루어져 있음.
    • 모델링 검증 및 인증 기술

4. 연합 디지털 트윈 기술

  • 디지털 트윈간 상호연합 및 협업을 위한 기술
    • 디지털 트윈 연합 식별체계 관리 기술
    • 트윈간 상호 신뢰성 제공 기술
    • 페더레이션 메타데이터 생성 저장 및 관리기술
    • 페더레이션 지능화 기술
    • 디지털 트위 페더레이션 거버넌스 기술
      • 페더레이션이 뭐지?

5. 지능형 디지털 트윈 서비스 기술

  • 서비스 전주기 관리를 위한 지능형/자율형 공통 요소기ㅜㄹ 및 관련 플랫폼 기술
    • 잉용 도메인별 데이터의 효율적인 운용 및 타 서비스와의 상호 연계 기술
    • 서비스 생성, 검색, 평가 관리 및 장애 탐지 기술
    • 서비스 연속성 기술(Seamless Adaption)
    • 연합 디지털 트윈을 위한 개방형 인터페이스 기술
    • 사용자 인터페이스(NUI : xR, NLP, GR 등)

6. 디지털 THREAD 기술

  • 제품 PLC(라이스 사이클) 데이터 체인에 기반한 정보 공유 및 동기화 기술
    • 제품의 라이프 사이클 모니터링
    • 다양한 정보 흐름의 역추적 기능
    • 디지털 스레드 지능화 기술(데이터 체인 이상 징후 탐지 및 피드백, 데이터 흐름상의 상관관계 분석 및 표출 기술 등)
    • 데이터 및 체인의 연속성, 무결성, 신뢰성, 보안 등 확보
      • 어떤한 정보가 사용되어 이 결과가 나왔는가, 어떤한게 가장 큰 공을 하였는가를 추적할 수 있어야 한다.
      • 그동안 데이터의 단순한 흐름을 관리화하였는데 단계 하나하나에 대한 지능화된 데이터가 필요
  • Inteliigent Digital Thread
    • 정방향 뿐만 아니라 역방향에 대한 추적도 가능해야 한다.

 

신모델 개발(6년 -> 2년)

  • 모델 개발 간격이 좁아지는 것은 중요하다.
  • 이전 Generation에 대한 모든 데이터를 참조하면서 차별점이 필요하다.
  • 컨셉을 개발하는 단계에서부터 커뮤니케이션(디자이너, Stakeholders 그리고 소비자)을 활발히 할 수 있다.
  • 디자인 단계에서도 시뮬레이션 할 수 있다.

차량 생산

  • Cell에서 필요로하고 있는 부품들을 적시적도에 딜리버리 할 수 있다.
  • 인재양성
  • 디지털 트윈을 통해 장비 사용이나 사고에 대해 예측 가능