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현실을 복제한 가상의 쌍둥이 ‘디지털 트윈’ 기술이란? [우리가 몰랐던 과학 이야기] (195)

, 우리가 몰랐던 과학 이야기

입력 : 2021-06-06 13:00:00 수정 : 2021-06-09 09:42:10

인쇄 메일 글씨 크기 선택 가장 작은 크기 글자 한 단계 작은 크기 글자 기본 크기 글자 한 단계 큰 크기 글자 가장 큰 크기 글자

출처=cmte.ieee.org

 

4차 산업혁명을 대표하는 키워드로 사물인터넷(IoT)과 빅데이터, 인공지능(AI), 사이버물리시스템(CPS) 등을 꼽을 수 있습니다. 이와 같은 기술을 응용해 다양한 산업현장에서 생산성과 경제성, 안전성 등을 향상시키고자 하는 수요가 확산하고 있습니다.

 

이러한 니즈를 충족하기 위해 등장한 기술이 바로 ‘디지털 트윈’(Digital Twin)입니다. 오늘은 아직 생소하지만, 우리 시대에 꼭 필요한 키워드인 디지털 트윈에 대해 알아보겠습니다.

 

◆디지털 트윈의 등장

디지털 트윈의 개념 이미지. 출처=PIPE-FLO

 

디지털 트윈이라는 개념은 2002년 마이클 그리브스(Michael Grieves) 미국 미시간대  박사가 처음 제안했으며, 2012년 미 항공우주국(NASA·나사)가 로드맵 보고서에서도 언급했습니다.

 

2016년 미국 최대의 정보기술(IT) 컨설팅 업체인 가트너(Gartner)는 ‘2017 10대 전략기술’ 중 하나로 디지털 트윈을 꼽는데요, 그 이전에는 디지털 트윈이라는 단어 자체조차 생소했습니다. 이후 미국과 독일, 영국 등에서 제조와 스마트 시티 등의 분야에서 디지털 트윈 기술을 활용한 시도가 시작됐습니다.

 

◆디지털 트윈, 무슨 뜻일까?

디지털 트윈의 개념 이미지. 출처=마우저(MOUSER)

 

디지털 트윈의 의미를 알기 위해 검색해 보니 ‘컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술이다’라고 합니다.

 

정보통신기획평가원에 따르면 다양한 기술이 융·복합되는 디지털 트윈은 어떤 응용분야에서 어떤 용도로 활용되느냐에 따라 개념이 달라질 수 있습니다. 

 

디지털 트윈을 두고 가트너는 ‘현실 세계의 엔티티 또는 시스템에 대한 디지털 표현’이라 하고, 경영 컨설팅 업체 딜로이트(Deloitte)는 ‘사업 실적의 최적화에 도움을 주는 물리적 물체나 프로세스의 과거와 현재 활동이 기록된 진화하는 디지털 프로필’이라고 정의하고 있습니다.

 

◆디지털 트윈의 응용분야

출처=프라운호퍼(Fraunhofer)

 

디지털 트윈은 제조와 전력, 의료, 항공, 자동차, 스마트 시티 등 다양한 산업분야에 활용될 수 있습니다. 제조를 예로 들면 제품 설계부터 플랜트(공장) 운영 감시, 작업량 예측, 생산손실 예측, 고장 진단 및 예측이 가능하며, 항공 및 전력분야에서는 프로펠러와 터빈 등 기계의 고장 진단 및 예측을 기대할 수 있습니다.

 

자동차 산업에서 가상 모델을 통해 차량 성능을 사전 분석해 고객에게 맞춤형 경험을 제공할 수 있으며, 스마트 시티에서는 교통과 에너지, 환경 등의 새로운 정책 도입에 앞서 가상의 도시를 통해 사전 검증할 수 있습니다.

 

◆디지털 트윈과 화학기술 발전

business, people, technology and innovation concept - businessman looking at virtual screens over dark background from back

 

화학분야에서도 디지털 트윈이 적극 활용되고 있습니다. 기존에는 시뮬레이션을 진행하고 실험실에서 반복 실험을 하는 한편 연구원이 공정에서 생산되는 데이터를 직접 분석해 이를 통한 개선 방안을 도출했다면, 가상 공정의 분석 결과를 바탕으로 공정을 설계하고 개선 방향성을 수립할 수 있게 됐습니다.

 

디지털 트윈 공정에서는 실제와 동일한 공정을 가상 공간에 복제해 운전 조건에 따른 제품 생산성의 변화 실험을 무한 반복해 데이터를 쌓을 수 있고, 저장된 데이터는 AI 분석을 거쳐 최적화된 공정으로 도출됩니다. 디지털 트윈 공정은 생산 효율 제고를 통한 원가 절감은 물론이고 제품 품질 향상에도 영향을 미치고 있습니다.

 

◆가상공간에서 화학 소재를 개발하다

출처=한화저널

 

한화솔루션 케미칼 부문은 최근 디지털 트윈 기술을 토대로 현실의 복잡한 화학반응을 가상공간에 그대로 구현하는 등 적극 활용하고 있는데요. 지난해 수소 첨가 석유수지 생산 공정의 전 과정을 디지털 트윈으로 전환하기도 했습니다. 현재 진행 중인 수전해 연구·개발(R&D)에도 디지털 트윈 공정을 도입해 소재에도 디지털 전환을 선도하고 있습니다.  

 

지속가능한 미래를 이끄는 혁신적인 소재 및 기술 개발을 위해 점점 지능화·첨단화되고 있는 화학기술에 많은 관심과 응원 보내주기 바랍니다.

 

한화솔루션·케미칼 블로거 

 

*이 기고는 한화솔루션·케미칼과 세계일보의 제휴로 작성되었습니다.


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