디지털트윈의 개념과 국토 디지털트윈 실현 방안
공학 분야에서 디지털트윈(Digital Twin: DT)이란 용어가 명시적으로 사용되기 시작한 것은 최근 들어서부터이지만, DT의 개념은 오래전부터 여러 전문분야에서 적용되고 있었다. DT 개념을 적용한 대표적 사례는 1970년 NASA의 아폴로 13호가 달 탐사 임무수행 시 적용한 실제 우주선과 우주선 시뮬레이터의 페어링(pairing) 운용기술이다. 이 기술로 당시 우주선의 고장 관련 실시간 데이터를 달에 위치한 우주선으로부터 통신 수단을 통해 지상에 위치한 시뮬레이터에 입력한 후, 시뮬레이터 가상실험을 통해 우주선 고장원인 규명과 정상동작 복구방법을 찾아낼 수 있었다. 디지털트윈 용어의 명시적 사용은 제품수명관리(Product Lifecycle Management: PLM) 연구자인 미시간대학의 마이클 그리브스(Michael Grieves) 교수 연구팀으로 알려져 있다. 그리브스 교수는 2001년 ‘Conceptual Ideal for PLM’이란 개념적 모델을 제안한 후 2011년에는 이를 획기적으로 확장한 Virtual Perfect를 발표하였고, Information Mirroring Model을 거쳐 디지털트윈으로 부르기 시작하였다. 디지털트윈은 물리적 자산, 프로세스 및 시스템에 대한 복제본으로 정의되며, 복제본이란 대상체계의 운용데이터, 지형 · 공간 · 형상정보 및 동작 · 운용법(규)칙을 디지털화하여 컴퓨터 속에 저장해 놓은 것을 의미한다. 디지털트윈 구축대상이 되는 시스템(체계)의 구성요소에는 자산 · 제품(products), 사람(people) 및 운용프로세스(processes)가 포함된다. 시스템의 예로는 제품만으로 구성된 자동차, 사람과 운용프로세스로 구성된 도시발전위원회 그리고 자산(댐 등), 사람(국민), 운용프로세스(국토관리규정) 모두를 포함한 국토 등이 있다. 디지털트윈은 실제 시스템(Physical Twin: PT)의 전 수명주기(life cycle, 설계, 구현, 검증, 유지 보수, 폐기) 동안 PT와 연동 운영함으로써, 앞서 소개된 아폴로 13호 사례에서 보듯이 PT 혹은 DT 단독으로 제공할 수 없는 다양한 서비스들을 가능하게 한다. 2김탁곤KAIST전기전자공학부명예교수(tkim0303@kaist.ac.kr)디지털트윈의 개념과 국토 디지털트윈 실현 방안3디지털트윈의 구축목적은 대상이 되는 실체계와 디지털트윈을 연동 운용하여 실체계 관련 이해당사자에게 지혜 수준의 혁신적 서비스를 제공할 수 있는 핵심 도구 및 수단으로 활용하기 위함이다. 데이터 기반 서비스 관점에서 디지털트윈의 역할은 실체계에서 수집한 실제 데이터와 디지털트윈 시뮬레이션으로 얻어진 가상데이터의 융합을 통하여 실제 시스템 관련 문제 해결에 유용한 융합 빅데이터를 생산하는 것이다. 융합 빅데이터는 AI와 통계, 공학분석 도구들을 이용하여 실세계의 구성요소인 자산, 사람, 운용프로세스의 다양한 결합에 대한 분석 · 예측 및 체계 운용의 최적 대안(최적화)을 찾는 데 활용될 수 있다. 아울러, 융합 빅데이터는 실세계를 가상환경에서 현실감 있게 표출할 수 있는 다양한 장비, 장치와 VR · AR · XR 관련 ICT 기술의 융합을 통해 오락, 관광, 교육훈련, 장비 · 자산의 수명진단 등에 활용될 수도 있다.
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