한국기계연구원 신뢰성평가연구실 백동천 책임연구원(dcbaek@kimm.re.kr)
디지털 트윈(Digital Twin)은 한 문장으로 표현하면, 실시간 예측, 최적화, 모니터링, 제어 및 향상된 의사 결정을 등을 목적으로, 데이터 및 시뮬레이터를 사용하여 실물자산이 가상으로 구현된 것이라 할 수 있다. 최근 컴퓨팅 파이프라인, 다중물리 솔버, 인공지능, 빅데이터 사이버네틱스, 데이터 처리 및 관리 도구의 발전으로 디지털 트윈 한 층 더 가까워졌는데, 이제 디지털 트윈화는 많은 응용분야에서 점차 중요해져, 사이버물리 지능형 시스템을 설계하고 운영하는 방법뿐 아니라, 기존 모델링 방법에서 다루기 어려웠던 다분야 복합 시스템의 모듈성 향상에도 혁신적인 역할을 하고 있다. 본 기고문은 디지털 트윈 관련된 550개 자료를 모아 리뷰한 2020년 IEEE에 출판된 논문(Adil Rasheed외 2명) 의 내용 중 핵심 내용을 발췌하여 정리한 것이다.
디지털 트윈(Digital Twin)은 한 문장으로 표현하면, 실시간 예측, 최적화, 모니터링, 제어 및 향상된 의사 결정을 등을 목적으로, 데이터 및 시뮬레이터를 사용하여 실물자산이 가상으로 구현된 것이라 할 수 있다. 최근 컴퓨팅 파이프라인, 다중물리 솔버, 인공지능, 빅데이터 사이버네틱스, 데이터 처리 및 관리 도구의 발전으로 디지털 트윈 한 층 더 가까워졌는데, 이제 디지털 트윈화는 많은 응용분야에서 점차 중요해져, 사이버물리 지능형 시스템을 설계하고 운영하는 방법뿐 아니라, 기존 모델링 방법에서 다루기 어려웠던 다분야 복합 시스템의 모듈성 향상에도 혁신적인 역할을 하고 있다. 본 기고문은 디지털 트윈 관련된 550개 자료를 모아 리뷰한 2020년 IEEE에 출판된 논문(Adil Rasheed외 2명) 의 내용 중 핵심 내용을 발췌하여 정리한 것이다.
최근 디지털화의 물결과 함께 모든 산업의 최신 트랜드는 개념화, 프로토타이핑, 최적설계 단계뿐 아니라 운용단계에서도 이를 전체적으로 사용하는 것을 목표로 하는 시스템을 구축하고 있다. 운용 단계에서는 데이터의 실시간 가용성을 바탕으로 전체 제품 전주기 수명동안 운용을 모니터링하고 개선할 수 있는 새로운 길이 열렸다. 대표적인 예시로 아래 그림은 Kongsberg Digital의 해양 석유 플랫폼을 보여준다. 자산의 풍부한 실시간 데이터로 석유 및 가스 생산 시설의 상호 연결된 2 차원 다이어그램과 3차원 시각화 이미지를 보여줍니다. 3D 렌더링에 표시된 파이프의 색상을 사용하여 유량, 물, 가스, 유분 등과 같은 데이터를 표시 할 수 있습니다. Dynamical Digital Twin은 또한 프로세스 시뮬레이터에서 생성 된 가시나리오를 실행하고 탐색 할 수 있습니다. 더 적절하게는 디지털 형제라고 불릴 것입니다.
디지털 트윈 개념의 실현 가능해지고, 이를 활용해야 할 필요성은 최근의 관련 기술의 발달과 시장의 요구에 대한 합작품입니다. 온라인 모니터링, 운영의 유연성, 더 나은 재고관리 및 서비스의 개인화에 대한 필요성이 시장에서 대두되었으며, 기술적으로는 보다 저렴한 센서 및 통신기술의 발달, 특히 기계학습(Machine Learning) 및 인공지능의 경이적인 급성장에 있습니다. 딥러링(Deep Learning)과 컴퓨팅 하드웨어의 신규개발(GPU:Gpraphics Processing Unit) 및 TPU(Tensor Processing Unit), 클라우드 및 에지 컴퓨팅은 또한 주요 기술원동력입니다.
다음의 질문에 집중하며 내용을 구성하였다.