4차 산업혁명의 총아, 디지털 트윈

최근 제조업의 디지털 트랜스포메이션 방법론 중 하나로 화제를 모으고 있는 디지털 트윈은 사실 그다지 새로운 개념은 아니다. 또한 실물 세계의 객체를 그대로 모사한 가상 객체를 만들어 시뮬레이션한다는 것은 3D 모델링과 IoT의 조합과 크게 다르지 않게 느껴지기도 한다. 하지만 이것 만으로 디지털 트윈을 제대로 설명했다고 할 수는 없다.

디지털 트윈의 진정한 위력은 실제 사물과 가상 사물이 실시간으로 상호작용할 수 있도록 하는 연결, 그리고 이들의 연결에서 나오는 데이터를 저장하고 분석하는 클라우드, 빅데이터, 인공지능과 같은 다양한 기술이 접목됨에 따라 얻을 수 있다.

실제 사물의 디지털화한 쌍둥이
디지털 트윈은 실제 사물이나 시스템을 디지털로 표현한 것이다. 단순히 구조만 디지털화한 것이 아니라 실제 사물이나 시스템에 장착된 센서를 통해 디지털화된 사물과 시스템의 상태를 실시간으로 대응시키거나 디지털화된 사물과 시스템의 시뮬레이션을 통해 실제 사물에 미치는 영향을 사전에 예측할 수 있도록 하는 것이 가능하다. 이는 초기에는 간단한 사물의 디지털 복제에 불과했지만, 이제는 건축물이나 공장, 그리고 영역을 더욱 확대해 도시와 같은 대형 인프라까지 포함하고 있다.
디지털 트윈이 가져오는 이점은 소비자의 다양하고 변덕스러운 욕구를 충족시키는 다품종 소량생산에 적합한 기술이라는 점이다. 또한 온∙오프라인, 가상과 현실, 지역 간 차이가 없는 원격통신 기반 킬러(Killer) 서비스라는 것이다. 예를 들면 영화 ‘아폴로 13호’에서 우주선과 동일한 모델을 지상에 그대로 만들어 각종 문제에 대처했던 것과 마찬가지로 원격지에서 실시간으로 실제 객체의 상태를 확인하고 시뮬레이션할 수 있다는 것이다.

이런 이점을 제공하기 위해 디지털 트윈은 현실성과 즉시성을 지녀야 한다. 이는 문제를 실시간으로 모니터링하고 적절한 조치를 취하면서도 상호 동시성을 유지해야 한다는 것을 의미한다. 이는 다시 말해 실시간으로 동적이어야 한다는 것을 말한다. 과거 나사 아폴로 우주선은 상황을 그대로 재현할 수는 있지만, 스스로 동기화하지는 못했다. 반면 디지털 트윈은 가상 세계와 실제 세계의 객체가 서로 변경 사항을 동기화하면서 마치 살아있는 생명체처럼 상대방을 모사하면서 성장해 나간다.

2023년까지 연평균 37%의 높은 성장세 예측
IDC는 2020년까지 글로벌 2000대 기업의 30%가 운영 프로세스에 있어 고도화된 디지털 트윈(Digital Twin) 모델을 구현하는 가운데, 기업 조직의 수평화와 지식 근로자의 생산성 제고를 가져올 것이라고 예측했다.
또한 가트너는 2017년부터 2019년까지 3년 연속으로 디지털 트윈을 그 해의 ‘10대 주요 전략적 기술 동향’으로 꼽으면서 디지털 트윈의 성장에 주목해 왔다. 2016년 당시 가트너는 3~5년 내에 수십억 개의 사물이 실제 사물이나 시스템의 동적 소프트웨어 모델인 디지털 트윈으로 표현될 것이라고 예측하면서 디지털 트윈을 사용함으로써 실제 세계의 조건을 분석하고 시뮬레이션할뿐 아니라 변화에 대응하고 운영을 개선하고 가치를 추가할 수 있다고 주장했다.
이후 2017년에는 2020년까지 약 210억 개의 센서와 엔드포인트가 연결될 것이며, 가까운 미래에 수십억 개의 디지털 트윈이 등장할 것이라고 전망했다.
마켓리서치퓨처(Market Research Future)의 예측에 의하면 전세계 디지털 트윈 시장은 2016년부터 2023년까지 연평균 37%씩 성장해 150억 달러의 시장을 형성할 것이라고 예측하고 있다. 또 다른 시장조사기관인 마켓앤마켓(Markets and Markets)에 따르면 디지털 트윈 시장은 2016년의 2조 원 규모에서 2023년에는 18조 원 규모로 급격한 성장을 이룰 것이며, 이 기간 동안 연평균성장률 37.87%라는 높은 성장세를 유지할 것이라고 전망함으로써, 마켓리서리퓨처와 크게 다르지 않은 예측치를 선보이고 있다.

스마트팩토리, 스마트시티 등 적용 분야의 확대
이런 디지털 트윈은 일하는 방식, 시공간의 한계 극복, 제품개발 효율화와 제조업의 서비스화 등 새로운 패러다임을 이끌 것으로 기대 받고 있다. 특히 향후 제조뿐 아니라 도시계획이나 부동산, 헬스케어 등 다양한 분야에서 활용이 예상되고 있다.
디지털 트윈의 개념을 처음 만들어 낸 GE는 물론이고, 이전의 CPS(Cyber Physical System)을 주창했던 지멘스, 그리고 이제는 마이크로소프트나 오라클과 같은 IT 기업, 그리고 다쏘시스템, 벤틀리시스템즈, PTC, 슈나이더일렉트릭 등의 많은 업체들이 제조, 건축 등의 다양한 분야에 대한 디지털 트윈 전략과 솔루션을 선보이고 있다.
물론 인공지능이나 IoT, 빅데이터, 클라우드와 같은 최신 IT 기술의 총 집합이라 할 수 있는 디지털 트윈은 현재 상황에서 과도한 기술이라는 지적도 있다. 가트너는 디지털 트윈이 항상 필요하지는 않으며, 불필요한 복잡성을 증가시킬 수 있다고 경고한 바 있다. 또한 이런 과정에서 비용과 보안, 개인정보, 통합 등의 문제가 대두될 수 있다고 지적했다.