디지털에 담은 현실세계…미래도시 핵심 '디지털 트윈'[미래기술25]

[이데일리 한광범 기자] 디지털 트윈(Digital Twin)은 용어에서 유추할 수 있듯이 디지털 세계에 현실 세계를 똑같이 구현하는 기술입니다. 이 기술을 이용해 현실 세계에 존재하는 공간, 사물, 시스템 등의 물리적 객체를 디지털 세계에 정확하게 반영하도록 설계된 일종의 가상 모델이라 할 수 있습니다. 현실 세계를 3차원 스캔해 컴퓨터로 옮기는 기술입니다.

최근 각광을 받고 있지만 완전히 새로운 기술은 아닙니다. 디지털 트윈에 적용되는 기술은 1960년대 미항공우주국(NASA)이 개척한 것으로 전해집니다. 우주선과 완전히 똑같은 모형의 지상 버전이 복제돼 실제 연구와 시뮬레이션 목적으로 사용된 것입니다. ‘디지털 트윈’이라는 용어만 없었을 뿐이지 기술의 원리가 그대로 사용된 것입니다.

(그래픽=문승용 기자)

디지털 트윈이란 용어는 한참 뒤인 1991년 컴퓨터 과학자인 데이비드 지런터(David Gelernter)가 자신의 저서에서 처음 사용했습니다. 다만 이때는 구체적 구상은 나오지 않은 상태였습니다. 기술의 개념이 소개된 것은 그보다 11년이 지난 2002년이었습니다. 마이클 그리브스(Michael Grieves) 박사가 제품의 생애주기 관리(PLM)의 이상적 모델로 설명하며 미러링(Mirroring) 등의 현재 디지털 트윈의 구체적 개념이 세상에 알려진 것입니다.

5G·AI 발전 등으로 ‘디지털 트윈’ 활용도 무궁무진

당시에도 이 기술은 구상에 그쳤습니다. 당시 기술이 디지털 트윈을 구현하기엔 부족했기 때문입니다. 그리고 2010년 이 기술을 나사(NASA) 소속 존 바이커스(John Vickers) 박사가 ‘디지털 트윈’으로 명명하며 세상에 처음 용어가 알려지게 됐습니다. 그리고 기술이 고도로 발전해 가며 디지털 트윈은 구상에 그치지 않고 다양한 분야에서 구현이 되기 시작했습니다.

디지털 트윈이 최근에 더욱 주목을 받게 된 것은 5G, 인공지능(AI), 증강현실(AR) 등 관련 기술의 비약적 발전으로 그 활용도가 더욱 무궁무진해졌기 때문입니다. 디지털 트윈의 과정인 현실 세계와 디지털 세계 간 데이터의 ‘생성→전송→취합→분석→이해→실행’ 등의 절차가 더욱 빠르게 가능해진 것입니다.

현실이 아닌 가상 공간에서의 모델을 이용해 문제점을 파악하기 수월해지고, 새로운 구현 작업이 필요할 때 미리 가상 공간에서 실험적으로 이를 구현할 수 있다는 장점 때문에 활용 범위가 늘어나고 있습니다. 가상 모델로 진행한 시뮬레이션을 통해 먼저 개선 사항을 파악하고 이를 통해 기존의 물리적 객체에 재적용해 보다 간편하고 비용 절감이 되는 방식으로 문제를 해결할 수 있는 것입니다.

구체적으로 보면 디지털 트윈이 제공하는 실시간 정보와 인사이트를 활용해 물리적 객체에서 발생한 문제를 처리함으로써 가동 중지 시간을 최소화할 수 있습니다. 또 디지털 트윈에 구축된 스마트 센서가 진행한 모니터링을 통해 문제점이나 결함이 발생하거나 그 징후가 있을 경우 이를 안내해 재빠른 조치가 가능합니다.

또 가상공간이라는 디지털 트윈의 특성상 원격 제어가 가능해 위험한 현장에서의 인명사고 등을 막을 수 있습니다. 실제 제품이나 시설이 만들어지기 전 디지털 복제본을 만든 후 다양한 시나리오 테스트를 통해 미리 문제점을 파악할 수 있다는 점도 강점입니다.

이처럼 제조공정의 혁신을 부여해 온 디지털 트윈은 그동안 항공기, 자동차 등 제조업을 중심으로 발전해 왔습니다. 최근엔 제조업 등 사물을 넘어 공간 관련한 디지털 트윈이 크게 주목을 받고 있습니다. 관련 기술이 발전으로 사물에 비해 그 범위가 방대한 공간에 대한 디지털화가 가능해진 것이 영향을 끼친 것입니다.

세부적으로 보면 도시나 건물 등의 공간을 디지털 트윈 기술로 구현해 이를 다양하게 활용하는 것인데요. 공간 분야 디지털 트윈이 더욱 주목받는 것은 자율주행, 로봇을 비롯해 스마트 빌딩, 스마트 시티, 증강현실(AR) 등 다양한 혁신 기술의 기반이 되기 때문입니다. 디지털 트윈 기술의 효용성이 더욱 더 무궁무진할 수 있다는 평가가 나오는 이유입니다.

(그래픽=문승용 기자)

자율주행·스마트시티 핵심 기술…활용도 더 커진다

공간 분야의 경우 사물 분야에 비해 엄청난 비용과 기술력이 요구되는 것으로 알려졌습니다. 단순히 생각해 봐도 측정해야 하는 범위가 비교도 되지 않을 만큼 넓고, 공간의 특성상 수시로 변화되기 때문입니다. 우리가 이용하는 ‘지도 앱’과 같은 2차원 그래픽으로는 디지털 트윈 구현이 되지 않기 때문에 측정 장비면에서도 엄청난 자본이 들어갈 수밖에 없습니다.

국내에서도 다양한 단체나 기업들이 디지털 트윈 구축에 나서고 있습니다. 서울시를 비롯해 인천시, 성남시 등 지방정부뿐만 아니라, 국립중앙박물관, 인천국제공항, 송도컨벤션센터, 부평역, 강남역, 코엑스, 현대백화점 판교점 등이 구축했거나 구축을 준비 중입니다.

국내 공간 디지털 트윈 분야에서 단연 돋보이는 기업은 네이버입니다. 수년 전부터 공간 디지털 트윈 기술 분야에 지속적인 투자를 해온 네이버는 지난해 1월 준공한 제2사옥 ‘네이버 1784’를 테스트 베드로 활용하며 실전 능력을 키우고 있습니다. 네이버 1784 내부로 들어가면 누구나 쉽게 볼 수 있는 로봇들에 모두 디지털 트윈 기술이 적용된 것입니다.

단순히 건물에만 한정하지 않고 대도시 전체를 디지털 트윈으로 구현하고 있는 중입니다. 대한민국 수도인 서울을 넘어, 일본 도쿄와 사우디아라비아의 제다까지 네이버의 디지털 트윈 기술을 통해 디지털 세계가 구현되고 있습니다. 특히 사우디아라비아의 국가 프로젝트인 ‘네옴시티’의 디지털 트윈 사업을 국내 기업인 네이버가 수주할 수 있을지 관심이 쏠리는 상황입니다.