디지털 트윈으로 불확실한 미래 대비한다
국민 참여 정책 플랫폼으로 성장 기대
[테크월드뉴스=박규찬 기자] 디지털 트윈(Digital Twin)이란 현실 세계를 가상으로 재현(미러링)해 실시간데이터를 활용해 현실 세계를 최적화하는 기술 또는 모델로 최근에는 고성능 컴퓨팅, 신속한 데이터 분석, 스마트 센서 등의 발전과 4차 산업혁명에 따른 사회 전 분야 디지털 전환 움직임으로 디지털 트윈 기술에 대한 사회적 관심 증대되고 있다.
지난 2010년경 초기 디지털 트윈 개념이 현실 세계 복제에 맞춰져 있었다면 최근에는현실 문제를 시뮬레이션, 예측해최적의 방안을 도출하는 개념으로 확장됐다.
디지털 트윈은 2002년 미국 미시건 대학교 마이클 그리브스 박사가 제품수명주기 관리(PLM)의 이상적 모델로 ‘디지털 트윈’을 설명하며 초기 개념 제시헸고 이후 2010년 NASA가 우주 탐사 기술 개발 로드맵에 디지털 트윈을 반영하며 우주 산업에 지속 사용됐으며 2016년 이후 관련 연구가 산·학·연 전반으로 확산됐다.
규모에 따른 디지털 트윈 종류 및 핵심 기술
디지털 트윈은 적용 규모, 복잡성 등에 따라 크게 네 가지로 구분되며 이 네 가지종류는 규모와 복잡성의 차이일 뿐 실제 디지털 트윈 실행에 모두 중요한 역할을 담당하고 있다. 또 디지털 트윈은 단일 물리적 부품부터 일부 프로세스, 전체 설비에 이르기까지 실제 물리적 환경(사물, 공간, 시스템, 사람 등)의 많은 부분의 복제가 가능하다.
특히 디지털 트윈은 하나의 특정 기술이 아닌 다양한 기술이 종합적으로 어우러져 작동하는 서비스 플랫폼으로 다양한 기술 요소의 고려가 필요하다.디지털 트윈은 사물인터넷(IoT), 데이터 분석, 인공지능(AI) 등 다양한 지능화 기술을 사용해 물리적 물체를 모델링한 가상 프로토타입을 생성한다. 아울러 5단계 계층(Layer)으로 디지털 트윈의 구현, 운영 및 서비스가 가능하며 최근에는단일 디지털 트윈(1~3단계) 구성을 넘어 디지털 트윈 간 결합과 자동화에 초점을 두고 있다.
반도체 연구·개발 및 설계에도 활용
기술이 발전함에 따라 디지털 트윈은 반도체 연구개발(R&D) 및 설계에도 활용되고 있다. 그중 미국 ‘SMART USA’ 연구소는 현재 반도체 연구개발에 디지털 트윈을 도입하고 있다.
지난해 11월 미국 상무부는 칩스법의 일환으로 디지털 트윈 기술을 활용해 반도체 R&D 추진에 중점을 두는 ‘SMART USA’ 연구소 투자를 발표하며 총 10억 달러 규모의 자금을 투입했다.
이번 투자는 미국 내 반도체 설계, 제조, 첨단 패키징, 조립 및 테스트 프로세스 개선을 위해 디지털 트윈 기술을 개발, 검증 및 사용하는 것으로 연구소의 핵심 미션이다.
아울러 SAMRT USA는 디지털 트윈을 활용한 칩 설계와 R&D를 통해 반도체 설계 최적화와 효율성 개선, 생산 현장 안전 강화를 도모하고 있으며 상무부는 디지털 트윈을 활용함으로써 ▲칩 설계 최적화 ▲생산 효율성 개선 ▲운영 간소화 ▲비용 절감 등 기대하고 있다.
또한 실시간 피드백, 현장 기반 학습 및 이전에는 접근할 수 없었던 시스템에 대한 접근을 가능하게 함으로써 인력 교육과 역량 강화 기회를 확대하고 디지털 트윈을 통해 연구자와 기술자는 작업장의 안전을 보장받으면서 새로운 기술적 기술, 도구, 기계 시스템, 화학 물질의 개발이 가능할 것으로 기대된다.
연구와 거버넌스를 통한 국민 참여 정책 플랫폼으로 성장 기대
한국지능정보사회진흥원(NIA)는 “향후 디지털 트윈은 정책 의사결정의 범위를 확대해 정부와 국민이 함께 만들고 국민의 정책 이해도 및 체감도를 향상시키는 ‘정책 플랫폼’으로서의 역할이 기대된다”고 전했다.
이어 “디지털 트윈 활용에 따른 정책 과정의 가시성은 현재 정부 차원에서 완결된 정책을 제공하는 모습을 크게 변화시켜 해당 정책에 관심 있는 누구나 정책 의사결정 과정에 참여할 수 있는 체계를 마련할 수 있을 것으로 예상된다”고 덧붙였다.
한국지능정보사회진흥원이 발표한 리포트에 따르면 디지털 트윈 기반의 정책은 국민이 체험하고 실험하고 정책이 개인에게 미칠 영향력 등을 판단할 수 있는 맞춤형 플랫폼으로 제공될 것으로 기대된다.
그러나 공공·정책 개발 과정에서 디지털 트윈 확대를 위해서는 관련 유의 사항을 고려한정책 연구와 해외 선행사례에 대한 지속적 연구가 필요하다는 지적이다.
현재 디지털 트윈은 제조, 물류 등 산업 분야를 중심으로 발전되고 있으며 공공분야에서는 교통, 도시 개발 등을 중심으로 적용됨에 따라 정책 개발 및 정책 수립 과정에서 디지털 트윈을 적용한 선행 사례와 관련 방법론 연구가 부족하다는 의견이다.
이에 정책 개발 과정에서의 디지털 트윈 활용 가능성, 해외 사례 등에 대한 연구가 필요하며 이를 바탕으로 명확한 목표에 기반한 공공분야 디지털 트윈 활용 촉진이 필요하다.
NIA는 “정책 개발 분야의 디지털 트윈 활용 성공 사례 도출을 위해서는 명확한 비전과 비전을 달성시킬 강력한 체계 및 거버넌스가 필요하다”며 “산업 분야에서의 디지털 활용 목적은 예산 절감, 효율성 극대화 등 명확한 반면에 정책 수립 및 개발 분야의 디지털 트윈 활용 목적은 보다 거시적이고 복잡하다”고 말했다.
이어 “디지털 트윈을 활용한 정책의 범위도 경제·행정 분야 등 다양하며 이해관 계자와 개별 정책 간 목표도 상이하기 때문에 강력한 거버넌스 기반의 전략적 정책 지원 체계를 통해 복합적 사회 문제를 해결하기 위한 명확한 비전을 수립하고 이해관계자간 협력을 이끌어내는 것이 중요하다”고 덧붙였다.