디지털 전환(DX)의 핵심, 디지털 트윈 인프라

기업은 디지털 전환을 통해 고객과 시장의 변화에 대응하여 새로운 가치를 창출을 목표로 성장할 수 있습니다. 기존 업무 방식을 자동화하고, 데이터 분석 및 AI, 클라우드 컴퓨팅과 같은 기술을 활용해 더욱 효율적으로 운영할 수 있죠.

디지털 기술이 빠르게 발전하는 시대에서 디지털 전환은 비즈니스 성장과 경쟁력 확보를 위해 가장 중요한 전략으로 인식되고 있습니다. 이 글에서는 디지털 전환 기업이 디지털 트윈 인프라를 구축해야 하는 이유에 대해 설명하겠습니다.

디지털 전환 및 디지털 트윈의 관계

디지털 전환(Digital Transformation)의 핵심 기술, 디지털 트윈

디지털 트윈은 DX의 핵심, 중심, 발판이라고 할 수 있습니다. 디지털 트윈이 완성되어야만 DX가 가능하다는 의견이 있습니다.

디지털 트윈은 실물 환경을 디지털로 변환한 디지털 트윈 인프라(하드웨어)와 이를 실제 산업 현장에서 운영 및 관리할 수 있는 디지털 트윈 시스템(소프트웨어)으로 구성됩니다.

디지털 트윈은 디지털화의 완성판으로, 정보 기록부터 완전 자동화 공장까지 다양한 범위를 포함합니다.

디지털 트윈을 통해 전력, 가스, 물 낭비, 생산 병목 현상 등을 파악하고 개선하여 최적의 공장 및 설비 상태를 달성할 수 있습니다. 또한, 디지털 트윈을 통해 탄소 중립과 같은 DX의 여러 구성 요소를 달성할 수 있습니다.

따라서 디지털 트윈은 DX의 핵심 기술로, 디지털 트윈을 통해 실물 환경을 디지털로 구현하고 다양한 시뮬레이션을 수행함으로써 최적의 운영 조건을 도출하고 문제점을 사전에 예측할 수 있습니다.

DX를 통해 비즈니스 모델을 혁신하고 새로운 가치를 창출하고자 한다면 디지털 트윈도 함께 도입해야 하는 것이죠.

디지털 트윈에 적용된 기술

• 디지털 트윈 인프라(하드웨어): IoT 센서, 엣지 컴퓨팅, 클라우드 컴퓨팅 등
• 디지털 트윈 시스템(소프트웨어): 시뮬레이션 소프트웨어, 데이터 분석 소프트웨어
• 디지털화(digitalization): 실물 환경을 디지털로 변환하는 과정
• 엣지 컴퓨팅(edge computing): 데이터를 발생한 곳에서 처리하는 방식
• 클라우드 컴퓨팅(cloud computing): 데이터를 인터넷을 통해 저장하고 처리하는 방식
• 시뮬레이션(simulation): 실물 환경을 디지털로 구현하여 다양한 상황을 가정하고 실험하는 과정
• 데이터 분석(data analysis): 데이터를 수집, 정제, 가공하여 유용한 정보를 추출하는 과정

디지털 전환 기업에게 디지털 트윈 인프라가 중요한 이유

디지털 트윈은 디지털 전환에서 큰 맥락인 인프라 구축과 시스템 구축에 큰 영향을 미칩니다.

산업 현장 제어 및 상태 정보 수집, 유지보수 등 현실 세계의 물리적 행동에 직접 관여하는 분야라고 할 수 있죠.

디지털 트윈 인프라는 디지털 트윈이 효과적으로 작동할 수 있는 기본 하드웨어 및 소프트웨어 기반을 제공하기 때문에 디지털 트윈 시스템을 운영할 때 중요합니다.

강력한 디지털 트윈 인프라가 없으면 디지털 트윈 시스템을 효과적으로 운영할 수 없습니다.

즉, 디지털 트윈 시스템은 디지털 트윈 인프라에서 수집한 정보를 가시화하는 등 디지털 트윈 모니터링에 필요한 시스템을 제공합니다.

이외에도 원격 제어나 상태 정보 및 상황 정보 등을 한눈에 볼 수 있죠.

디지털 트윈 인프라에는 다음과 같은 구성 요소가 포함됩니다.

• IoT 센서
  • IoT 센서는 물리적 환경에서 데이터를 수집하여 디지털 트윈 시스템으로 전송합니다. 이 데이터는 디지털 트윈 모델을 생성하고 업데이트하는 데 사용됩니다.
  • 예를 들어 산업 장비의 온도, 압력, 진동 데이터 등 물리적 환경에서 데이터를 수집하는 데 사용됩니다.
  • 이 데이터는 디지털 트윈 모델을 생성하고 업데이트하는 데 사용되며, 이를 통해 디지털 트윈이 물리적 환경의 현재 상태를 반영할 수 있습니다.
• 엣지 컴퓨팅
  • 엣지 컴퓨팅 장치는 소스 가까이에서 데이터를 처리하고 분석하여 지연 시간을 줄이고 성능을 개선합니다.
  • 실시간 시뮬레이션 및 분석에 중요한 지연 시간을 줄이고 성능을 향상시킵니다.
• 클라우드 컴퓨팅
  • 클라우드 컴퓨팅은 대규모의 복잡한 디지털 트윈을 지원하는 데 필요한 확장성과 탄력성을 제공합니다.
  • 또한 클라우드 컴퓨팅을 사용하면 전 세계 어디에서나 디지털 트윈 시스템에 액세스할 수 있습니다.

다시 말해, 디지털 트윈 인프라가 존재하지 않으면 디지털 트윈 시스템도 존재하지 않습니다.

반대로 디지털 트윈 시스템이 존재하지 않으면 디지털 트윈 인프라를 효율적으로 운영할 수 없게 됩니다.

디지털 트윈 인프라는 다음과 같은 이점을 제공합니다.

• 정확성
  • 디지털 트윈 인프라는 디지털 트윈 모델의 정확성과 최신성을 보장합니다.
  • 이는 디지털 트윈 모델이 물리적 환경에 대한 의사결정을 내리는 데 사용되기 때문에 중요합니다.
• 성능
  • 디지털 트윈 인프라는 실시간 시뮬레이션 및 분석을 지원하는 데 필요한 성능을 제공합니다.
  • 이는 디지털 트윈 시스템이 실시간으로 의사 결정을 내리는 데 자주 사용되기 때문에 중요합니다.
• 확장성
  • 디지털 트윈 인프라는 규모와 복잡성에 관계없이 디지털 트윈을 지원하도록 확장할 수 있습니다.
  • 이는 디지털 트윈이 점점 더 정교한 시스템을 모델링하는 데 사용됨에 따라 점점 더 복잡해지고 있기 때문에 중요한 요소입니다.

디지털 전환과 디지털 트윈 구축 추천 대상

많은 기업들이 ‘디지털 전환(DX)’에 목적을 두고 비즈니스 혁신을 꿈꾸고 있습니다. 현재 디지털 전환 기업의

디지털 트윈은 여러 가지 방식으로 DX를 혁신하고 있습니다. 그렇다면 지금 어떤 기업이 디지털 전환과 디지털 트윈 구축에 주목해야 할까요? 아래에서 살펴보겠습니다.

• 제조업
  • 제조 공정을 모니터링하고 최적화하기 위해 디지털 트윈을 사용할 수 있습니다.
  • 또한, 제품 설계 단계에서 디지털 트윈을 활용하여 프로토타입 없이도 제품의 성능을 예측하고 검증할 수 있습니다.
• 건축업
  • 건물이나 다른 큰 구조물의 관리와 유지보수를 위해 디지털 트윈 인프라를 사용할 수 있습니다.
  • 이는 안전 문제를 사전에 파악하고 비용과 시간을 절약하는 데 도움이 됩니다.
• 에너지 및 유틸리티
  • 에너지 시스템의 성능 모니터링 및 최적화, 그리고 장애 예방 등에 디지털 트윈 인프라가 활용될 수 있습니다.
• 자동차 및 항공 산업
  • 차량 또는 항공기의 성능과 안전성 평가, 그리고 실시간 모니터링 등에 디지털 트윈 인프라가 사용됩니다.
• 의료 분야
  • 개인화된 의료 서비스 제공, 진단 과정 개선, 치료 방법 시뮬레이션 등에 디지털 트윈 기술이 적용되기 시작하였습니다.
• 소매업
  • 공급 체인 관리와 로직스 분야에서도 디지털 트윈 기술은 중요한 역할을 합니다.

디지털 전환 기업이 디지털 트윈 인프라 도입으로 느끼는 차이점

효율성

디지털 트윈을 통해 디지털 전환 기업은 운영의 병목 현상을 파악 및 제거하고, 리소스 활용도를 개선하며, 생산 일정을 최적화할 수 있습니다.

이는 상당한 효율성 향상과 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.

또한 디지털 트윈을 사용하여 장비 고장을 예측하고 예방할 수 있으므로 다운타임을 줄이고 운영 안정성을 개선할 수 있습니다.

디지털 전환 기업은 디지털 트윈을 사용하여 제품 품질을 실시간으로 모니터링하고 결함을 조기에 식별할 수 있습니다.

이를 통해 불량률을 줄이고 제품 품질을 개선할 수 있습니다.

의사결정

디지털 트윈은 시간과 비용이 많이 드는 물리적 테스트의 필요성을 줄여 기업이 더 빠르게 의사 결정을 내릴 수 있도록 도와줍니다.

디지털 트윈 인프라를 통해 기업은 운영 현황을 실시간으로 파악하고 다양한 시나리오를 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 운영, 제품 및 서비스에 대해 더 나은 의사 결정을 내릴 수 있습니다.

디지털 트윈은 다른 방법으로는 얻기 어렵거나 불가능한 데이터와 인사이트를 기업에 제공합니다. 이를 통해 기업은 비즈니스에 대해 보다 정보에 입각한 의사결정을 내릴 수 있습니다.

리스크 관리

디지털 트윈은 기업이 운영상의 위험을 식별하고 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈을 사용하여 자연재해나 장비 고장과 같은 다양한 이벤트의 영향을 시뮬레이션할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 이러한 위험을 완화하기 위한 계획을 수립할 수 있습니다.

이외에도 위험한 상황을 시뮬레이션하고 잠재적 위험을 식별하여 안전을 개선하는 데 사용할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 이러한 위험을 줄이기 위한 절차 및 제어를 개발할 수 있습니다.

또한 기업이 운영 중단에 대한 회복탄력성을 높이는 데 도움이 될 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 운영 중단 시 대체 생산 계획을 개발하는 데 사용될 수 있습니다. 이를 통해 기업은 비즈니스 중단이 비즈니스에 미치는 영향을 최소화할 수 있습니다.

혁신 및 성장

디지털 트윈은 비즈니스의 혁신 속도를 높일 수 있습니다. 디지털 트윈은 기업이 비용을 절감하고 효율성을 개선하며 더 빠르게 혁신할 수 있도록 지원하여 경쟁력을 향상시킬 수 있도록 도와줍니다.

또한 신제품과 프로세스를 빠르고 효율적으로 테스트하고 개발하는 데 사용할 수 있습니다. 이를 통해 기업은 신제품을 더 빠르게 시장에 출시하고 변화하는 고객 요구에 더 효과적으로 대응할 수 있습니다.

요컨대, 다양한 시나리오와 시장을 시뮬레이션하여 새로운 비즈니스 기회를 파악하는 데 도움이 됩니다. 이를 통해 기업은 비즈니스를 확장하고 새로운 고객을 확보할 수 있습니다. 전문가들은 디지털 트윈 인프라의 이러한 점이 디지털 트윈 인프라를 도입한 기업과 그렇지 않은 기업 간의 경쟁력 차이를 부른다고 설명합니다.

고객 만족도

디지털 트윈은 기업이 고객의 니즈를 더 잘 이해하고 다양한 서비스 제공의 영향을 시뮬레이션할 수 있도록 지원하여 고객 서비스를 개선하는 데 사용할 수 있습니다.

예를 들어 디지털 트윈 인프라를 통해 품질 관리를 개선하고 잠재적인 문제를 조기에 파악하여 제품 결함을 줄이는 데 도움이 될 수 있습니다. 이는 고객 만족도 향상과 보증 비용 절감으로 이어질 수 있습니다.

즉, 디지털 트랜스포메이션(DX)은 디지털 기술을 사용하여 비즈니스 운영을 개선하고 고객을 위한 새로운 가치를 창출하는 프로세스입니다. 디지털 트윈 기술은 우리 시대의 가장 혁신적인 기술 중 하나이며, 전 세계의 DX 이니셔티브에서 중요한 역할을 하고 있다고 볼 수 있습니다.

디지털 전환(DX)에 앞서, 디지털 트윈 인프라의 한계와 극복 방법 

한계

디지털 트윈 시스템 구축 시 디지털 트윈 인프라는 매우 중요합니다. 디지털 트윈 인프라의 구성 요소에는 스마트 장비/시설물, IoT 센서 등이 포함되어 있습니다.

그런데 각 설비를 연동하는 연동 규격과 방식이 비슷한 설비임에도 불구하고, 제조사별로 일부 호환이 되지 않는다는 단점이 있습니다.

예를 들어 지능형 CCTV의 기능이 동일하다 하더라도 A제조사와 B제조사의 연동 규격이 다르다는 것입니다.

이때문에 디지털 트윈 시스템 개발 시 모든 장비의 연동 규격을 각각 개발해야 한다는 어려움이 있습니다.

특히 최근 들어 하드웨어 연동 규격 방식을 점차 표준화하고 있는 추세이긴 하지만 아직까지는 규격화 및 정규화가 어려운 상황입니다.

3D 콘텐츠는 디지털 트윈 시스템에서 가장 기본이 되는 요소입니다. 제작 시부터 디지털 트윈 시스템에 적합한 형태로 구축이 되어야 합니다.

그런데 현재처럼 정형화된 가이드라인이 없는 상황에서, 3D 툴로 제작되기만 한다면 무조건 디지털 트윈에 적합하다는 인식이 있습니다.

상황이 이렇다보니, 3D 콘텐츠를 제작하는 모든 기업이 디지털 트윈 시스템 구축이 가능하다고 홍보하고 있는 실정입니다

이런 현상이 실제로 디지털 트윈 시스템 구축 시 여러 문제를 일으키는 원인이 되는 것이죠.

설사 산업형 3D 콘텐츠를 제작했다 하더라도, 이는 단순한 형상과 오브젝트에 불과합니다.

디지털 트윈은 여기에 가시화된 정보 데이터(Point Of Interest, POI) 및 설비 연계 정보의 입력을 통해 산업 현장을 실시간으로 모니터링할 수 있어야 합니다. 이런 핵심 기능을 최종적으로 통합할 수 있느냐가 중요합니다.

하지만 현재 디지털 트윈 시스템 구축 시장은 SI 중심으로 진행되고 있습니다. 이러한 과정이 규격화되고 정규화되지 않은 상태에서, 수주 사업에 따라 매번 새로 개발하거나 커스터마이징되는 실정인 것이죠.

이는 디지털 트윈 도입을 고려하는 기업들에게 비용적, 시간적 부담을 증가시키는 원인이 됩니다. 전문가들은 이 문제가 장기적으로 디지털 트윈 보급화에 결정적인 걸림돌이 될 것이라고 예측하고 있습니다.

극복 방법

Take5 ENT는 디지털 전환 기업의 디지털 트윈 인프라 구축의 한계를 극복하기 위해 적극적인 노력을 기울이고 있습니다. 그 중심에는 ‘디지털 트윈 이벤트 서버’라는 개념이 있습니다.

이는 미들웨어 개념을 디지털 트윈에 적용한 것으로, 하드웨어와 소프트웨어간의 연동규격을 최대한 통합하고 규격화합니다. 이를 통해 비슷한 방식으로 연동이 필요할 때, 연동 개발 기간을 크게 단축할 수 있습니다.

더불어, 산업형 3D 콘텐츠 제작을 위한 표준 가이드라인을 제시하고 있습니다.

이는 일반적인 3D 콘텐츠를 산업형 3D 콘텐츠로 변환하여, 디지털 전환 기업이 디지털 트윈 시스템에 최적화된 형태로 다양하게 활용할 수 있는 메타데이터의 기준을 제공합니다.

또한, Take5 ENT는 산업형 3D 콘텐츠 제작, 콘텐츠 설계, 인터페이스 설계로 구분한 구축 프로세스를 정의하고 있습니다.

이를 통해 불필요한 개발 과정을 최소화하며, 효율적인 작업 진행을 위해 노력하고 있습니다.

이런 방식으로 Take5 ENT는 디지털 전환 기업이 겪는 디지털 트윈 인프라 구축의 한계를 극복하고, 더욱 체계적이고 효율적인 디지털 트윈 시스템을 구축하기 위해 끊임없이 노력하고 있습니다.

결론: 2023년 이후 4차 산업의 핵심 키워드인 디지털 전환을 이뤄내기 위해서는 디지털 트윈 인프라 구축이 필수

오랫동안 기업에서는 OT와 IT를 분리해도 큰 문제가 없었습니다. 그러나 제조나 건설, 소매업체처럼 물리적 세계와 디지털 세계를 연결해야 하는 기업은 더 이상 두 개념을 따로 분리할 수 없게 되었습니다.

디지털 트윈은 이런 연결을 실현하기 위한 하나의 통로 역할을 합니다. 디지털 트윈 인프라는 디지털 전환 기업의 생산 최적화와 품질 개선을 위한 운영상의 이점을 제공할 수 있습니다.

실제 세계 데이터를 기반으로 하는 머신러닝을 사용하면 제품과 서비스, 비즈니스 프로세스를 개선하여 전략적 이점을 얻을 수 있을 것입니다.