일본에서 주목받는 디지털 트윈(Digital Twin)이란?

- 세계 디지털 트윈 시장은 2026년에 482억 달러로 '20년(31억 달러)의 15배 이상 확대 전망 -

- 일본 국토교통성이나 도쿄도 등의 지자체도 적극적으로 디지털 트윈을 활용중 -

일본에서는 가상공간에 현실공간을 재현하는 '디지털 트윈(digital twin)'의 활용이 확산되고 있다.

지금까지는 제조업 등에서 이용되고 있었지만, 코로나 바이러스 유행으로 인해 세계적으로 사람의 움직임이 일시 제한된 것을 기회로, 일하는 방법이나 접객 방법에서의 이익 활용도 진행되어 왔다. 이번 해외시장뉴스에서는 디지털 트윈의 개요와 사례를 소개해보고자 한다.

디지털 트윈(Digital Twin)이란?

디지털 트윈이란, 물리 세계(현실 세계)에 실재하고 있는 것을 디지털 공간에서 리얼하게 표현한 것을 가리킨다. 현실 공간의 구조나 가동 상황 등을 가상 공간에 구축해, 리얼한 시뮬레이션을 가능하게 하는 기술이다. IoT가 보급되어, 모든 물건의 데이터 취득이 가능하게 된 것으로, 디지털 트윈의 기술도 비약적으로 진화했다.

 

자료: 일본경제신문을 참고로 도쿄무역관에서 작성

예를 들어, 어떠한 기계 부품의 내구성에 대해 시뮬레이션을 한다고 가정한다. 기계 부품은 사용을 계속하는 동안에 마모·파손 등이 발생해, 언제까지나 당초의 성능이나 모습을 유지하고 있는 것은 아니다. 종래의 시뮬레이션에서는 이러한 마모나 파손에 의한 변화는,사람의 손으로 데이터를 재차 입력할 필요가 있었다. 그러나 디지털 트윈에서는 그러한 수고가 필요 없다. 현실 세계에서 생긴 변화와 연동되기 때문에 기계 부품의 마모 등도 실시간으로 가상 공간에 재현되는 것이다.

또한 가상공간에서 현실세계로 접근할 수 있다는 점도 큰 특징이다. 디지털 트윈상에서 무엇인가의 문제가 일어났을 때는, 온라인을 통해서 현실 세계에 접근해, 트러블의 회피·해결 등이 가능하다.

디지털 트윈의 장점

디지털 트윈의 도입으로 전망되는 장점의 대표적인 것을 3가지 소개해 보고자 한다.

1. 시험이 용이

제조업에서 제품개발 현장에서 비용이나 물리적인 공간의 제한으로 신제품 개발에 착수하기 어려운 상황이 종종 있다.

가상공간에는 물리적인 제한이 없기 때문에 디지털 트윈의 활용으로 기존보다 쉽고 간편하게 다양한 시험이 가능해져 필요한 비용을 산출할 수 있다. 결과가 실패로 끝나도 가상공간에서의 시뮬레이션이기 때문에 리스크를 작게 줄일 수 있다는 점도 매력이다.

2. 작업의 원활화

유지 보수 및 설비의 보전이 원활하게 되는 것도 디지털 트윈이 가지는 큰 장점이다.

제조 라인에서 에러가 일어났을 경우, 어디에서 문제가 생겨 무엇에 기인하는지, 종래보다 시간을 필요로 하지 않고 규명할 수 있다.

출하 후 이미 유통되고 있는 제품에 문제가 발생한 경우에도 가상 공간의 데이터를 조사하여 원인을 알아낼 수 있을 것이다.

3. 비용 절감

신제품의 개발에는 시작(試作, 시험제작)이나 테스트가 필요 불가결한 공정이다. 제품의 종류에 따라 다르지만, 현실 공간에서 시작(試作)하기에는 큰 비용이 든다. 자동차를 예로 들면, 시작 차량에 테스트 드라이버가 탑승해, 전용 코스를 몇 번이나 시주하는 것이 종래의 수법이다. 그러나 디지털 트윈의 도입으로 이것들을 가상 공간에서 실시하는 것으로 코스트 다운을 전망할 수 있다.

디지털 트윈 사례 소개

1. 건설업(건축) 사례: 카시마 건설

건설업에서는 「설계」→「시공」→「유지 보수」의 각 공정의 디지털 트윈화로 인해 효율적인 공정 설계와, 현장의 안전성 향상·생산성 향상을 도모되고 있다. 

건설업은 상업시설·빌딩·주택 등 건축물을 취급하는 건축과 댐·터널·다리·택지조성 등을 다루는 토목으로 나뉜다. 그 중 건축 영역은 건축업의 PLM(제품 수명 주기 관리; Product lifecycle management의 준말)에 해당하는 BIM(건축 정보 모델; Building Information Modeling의 준말)을 활용한 3D로의 설계나 시공 시뮬레이션, 유지 보수의 최적화가 추진되고 있다.

건설(건축) 영역에서의 활용 사례. 가시마건설의 '3D K-Field'

자료: 카시마 건설 홈페이지

예를 들어, 카시마 건설(일본의 대형 건설사)은 건축 현장의 원격 감시를 위해 건설 현장 디지털 트윈인 '3D K-Field'를 개발하고 있다. 현장에 설치된 다양한 IoT 센서로 취득한 사람·물건·자동차의 데이터를 가상 공간에 표시하는 것으로, 실시간으로 건설 현장의 상태를 가시화하고 있다.

2. 건설업(토목) 사례: 코마츠

건설 중인 토목 영역에서는 드론으로 지형 데이터를 취득해 3차원 데이터(디지털 트윈)를 구축함으로써 측량 프로세스의 효율화와 공정의 자동 생성 등이 이루어지고 있다.

지금까지는 측량이 인력으로 이루어져 상당한 시간을 필요로 하는 보틀넥 공정이었다. 나날의 진척이나 현장 상황을 올바르게 파악하는 것이 곤란하고, 그 결과 공정 지연이나 비효율이 발생하고 있었던 것이다.

이러한 상황에 코마츠(일본의 건설 기계·광산 기계 제조업체)는 디지털화 솔루션의 '스마트 컨스트럭션'을 통해서, 드론에 의한 센싱(센서에 의한 계측)과 그 데이터의 점군(point group)화 처리를 실시해, 토목 현장의 디지털 트윈을 생성하는 것으로 진척 상황을 관리하는 서비스를 제공하고 있다.

건설(토목) 영역에서의 활용 사례. 코마츠의 '스마트 컨스트럭션'

자료: 코마츠 홈페이지

그 결과, 측량 효율을 대폭 향상시켜 약 4일 걸리던 작업을 20분만에 끝낼 수 있도록 했다. 매일 업무의 시작과 마지막에 상기 프로세스로 현장의 디지털 트윈의 업데이트를 함으로써 공정 진척을 가시화해 현장 책임자, 경영자가 신속한 의사결정을 실시할 수 있게 되어 있다.

3. 도시 활용 사례: 도쿄도

도쿄도는 디지털 공간상에 3D 모델로 거리를 재현하는 디지털 트윈 제작을 본격적으로 시작한다고 2021년 2월에 발표했다. 2021년도에는 일조량, 풍량, 교통상황 등의 데이터를 실시간으로 취득하여 가상공간에 반영하는 실증사업을 실시한다. 유효성이나 활용법을 검증하면서 2030년까지 정식으로 만들어 나간다.

국토교통성은 실제 세계의 도시를 사이버 공간으로 재현하는 프로젝트 'PLATEAU'(플라토)를 개시. 모델화한 지역은 사회기반 정보유통 추진협의회(AIGID)와의 기술협력 협정 후, G공간 정보센터에서 오픈 데이터로 공개하고 있다.

'PLATEAU"에서 공개하고 있는 데이터의 예시

자료: 국토교통성 홈페이지

대형 백화점인 미쓰코시 이세탄 홀딩스는 2021년 3월에 국토교통성의 3D 디지털 지도 플랫폼 'PLATEAU(플라토)'를 활용해 디지털 공간에 이세탄 신주쿠 백화점 본점 등 신주쿠의 일부 지역을 재현해 실증 실험을 했다. 참가자는 디지털 공간을 아바타(Avatar)(분신)로 회유해, 접객을 받아 쇼핑을 체험했다. 일본경제신문에 의하면, 참가자 의견으로 "코로나 바이러스 유행 사태에서도 친구와 집합해 거리 걷기를 즐길 수 있을 것 같다."고 하는 등, 긍정적인 반응이 주로 나타나고 있다.

가상 공간인 신주쿠에 있는 이세탄 백화점

자료: 국토교통성 홈페이지

시사점

디지털 트윈은 지금까지 제조업이나 건설업에서 이용되어 왔다. 고속 통신 기술이나 IoT 기기의 발달에 가세해 신형 코로나를 기회로 디지털 트윈은 한층 더 보급한다고 보여진다. 조사회사인 Markets and Markets는 세계의 디지털 트윈 기술의 시장은 2026년에 482억달러로 20년(31억달러)의 15배 이상으로 확대할 것이라고 예측한다.

디지털 트윈의 이용은 시스템을 자체 개발하는 대기업에 한정되는 경향이 있다. 노무라 종합 연구소의 코미야 마사토 주임 컨설턴트는 "보급에는 중소기업도 이용하기 쉬운 소프트가 필요하다"라고 지적한다. 디지털 트윈기술을 가진 한국 기업이 일본으로 진출할 수 있는 좋은 타이밍이라고 할 수 있다.

이러한 일본 디지털 트윈을 활용한 진출을 위해서는 무엇보다 시스템을 활용한 가시화가 중요하다. 기술을 활용해 무엇을 바꿀 수 있는지 기업이나 고객층에게 명확하게 보여주는 한편, 이를 대기업이나 중소기업 등 다양한 유저들이 보다 쉽게 접근할 수 있도록 하는 노력 또한 필요할 것으로 보여진다.

디지털 분야에서 앞서나가고 있는 우리 한국 IT기업의 많은 진출을 기대해본다.

자료: 일본경제신문, ITmedia, Markets and Markets 및 주요 제조사 홈페이지 참조, KOTRA 도쿄IT지원센터 자료 종합