[공학저널 김하늬 기자] 최근 스마트시티 등 스마트산업의 성장과 더불어 각광받고 있는 디지털 트윈(Digital twin)은 컴퓨터 기반의 가상공간에 물리적(Physical) 공간에서 이뤄지는 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 미리 예측하는 기술을 말한다.
스마트시티의 디지털 트윈은 가상공간에 실제 도시와 동일한 도시를 구축하고 인구 분포, 안전, 복지, 환경, 상권, 교통 등 각종 도시행정을 먼저 시험해 검증할 수 있는 방향으로 발전하고 있다.
가상공간에 디지털 트윈이 구축되면 정책을 실제 도시에 도입하기 전에 효율성을 검증하고 부족한 부분을 보완할 수 있다는 것이 가장 큰 장점이다. 예를 들면 도시에 도로를 만들면 실제 주변 교통량에 어떤 영향을 주는지 등을 도로 구축 전에 파악할 수 있게 되는 것이다.
때문에 스마트시티뿐 아니라 제조업, 항공, 건설, 헬스케어, 에너지, 국방, 도시설계 등 다양한 분야에서도 활용되고 있으며 디지털 트윈 시장이 오는 2023년 약 17조5000억원에 달하고, 매년 연평균 38%의 성장률을 나타낼 것으로 전망되고 있다.
이렇듯 다양한 분야에서 활용이 가능한 디지털 트윈의 핵심 요소는 ‘데이터’로 손꼽힌다. 데이터의 가치에 따라 디지털 트윈의 성공 여부가 달라질 수 있다는 것이 많은 전문가들의 의견이다.
육하원칙에 의거한 데이터의 서비스 수준에 따르면 데이터란 가장 날 것의 정보이기 때문에 이 자체로는 서비스가 될 수 없다. 데이터를 모아 사용자에게 의미 있는 정보를 추출하고, ‘누가’, ‘언제’, ‘어디서’, ‘무엇을’에 해당하는 내용을 찾는 단계를 거치게 된다.
그간 AI, 빅데이터 학습을 통해서 사용자에게 ‘어떻게’에 대한 내용을 제공하는 형태의 디지털 트윈 서비스가 시장에서 제공돼 왔지만, 데이터 기반의 정보분석에는 특정 상황이나 환경 변화에 대응이 어렵다는 한계가 존재했다.
디지털트윈의 핵심은 실체계(Physical System)와 연동해 생명주기동안 학습/진화를 거치며 일관성과 동질성을 확보하는 것이다. 디지털트윈의 존재 가치는 이를 바탕으로 분석/예측, 최적화, 진단, 예지정비 등의 스마트(지혜)서비스를 제공할 수 있어야 한다.
최근 육하원칙의 ‘왜’에 해당하는 ‘지혜의 단계’를 시뮬레이션을 통해 구현하는 ‘BAS(Big data+AI+Simulation)’는 디지털 트윈의 가장 이상적인 모델로 손꼽히는 기술이다.
BAS는 지식습득 한계로 미완성인 대상 시스템 모델링에 빅데이터를 이용한 기계학습으로 완성시킨 후 시뮬레이션으로 시스템 분석/설계/최적화를 수행하는 과정을 거친다. 기계학습 내장형 시뮬레이션 모델로 빅데이터의 기계 학습을 통한 데이터 모델의 정확도뿐만 아니라 시뮬레이션 모델의 분석 다양성까지도 확보했다.
BAS를 기반해 만드는 디지털 트윈은 돌발 요인 등 다양한 환경에 대응해 데이터를 수집하고 이를 토대로 AI가 자체 습득해 가상세계에서 현실 세계를 구현하고 다양한 상황을 예측할 수 있다는 점이 장점으로 손꼽힌다.
이러한 BAS 기술을 개발한 ㈜아인스에스엔씨 양영진 대표이사(사진)는 “디지털 트윈은 빅데이터와 AI 학습의 불안정성과 검증의 필요성을 인지하는 데서 출발해야 한다”며 “정보에 기반하는 것을 넘어 경험을 통해 미래를 예측하고 최적의 대안을 찾을 수 있어야 진정한 디지털 트윈이라고 할 수 있다”고 설명했다.
그는 이어 “이를 시스템적인 예측과 검증을 할 수 있는 모델링과 시뮬레이션으로 보완 운용해야 한다. 디지털 트윈은 단순하게 말하면 실세상의 물리적 자산이나 프로세스, 시스템에 대한 디지털 복제본이기 때문”이라며 “시공간과 비용 안전상의 제약 없이 원하는 목적의 의사결정을 하기 위한 합리적 근거를 도출할 수 있다”고 덧붙였다.
지난 2004년 설립된 아인스에스엔씨는 창립 후 공공SOC와 국방 분야에서 솔루션과 시스템 통합 사업을 수행해 왔다. 현재는 사물인터넷과 빅데이터, AI가 융합된 가상의 실체 ‘디지털 트윈’을 구현하는 사업을 진행 중이다.
특히 아인스에스엔씨는 KAIST와 공동으로 연구소기업인 디지털트윈전문기업 ㈜KDT랩을 설립, 매년 매출액의 4~5%를 연구개발에 투자하는 등 디지털 트윈에 대한 투자를 지속하고 있다
양 대표는 “현재 사물인터넷(IoT) 중심의 시스템통합(SI) 기업에서 디지털 트윈 전문 글로벌 SI기업으로의 도약이라는 비전을 세웠다”며 “지난 2015년 KAIST 김탁곤 교수님으로부터 디지털 트윈의 의미와 전망, 기술 구현에 대한 조언을 얻어 함께 KAIST 연구소 기업인 한국디지털트윈연구소를 설립했다”며 “아인스에스엔씨는 디지털트윈을 통해 복잡한 세상에서 사람을 이롭게, 편리하게 해주는 진정한 스마트 서비스를 제공하고 싶다”고 전했다.
