산업 응용 분야 및 자산 관리에 중점을 둔 디지털 트윈은 증강, 혼합 및 가상 현실, 쌍으로 연결된 클라우드, 인공 지능 및 에지 컴퓨팅의 가능성을 열었습니다.
지난 몇 년 동안 여러 연구원과 업계 리더들은 제조업체가 고려해야 할 세 가지 산업 IoT 동향 중 하나로 디지털 트윈을 지목했습니다. 디지털 트윈 이면에 있는 개념은 이미 정립되었지만 이를 널리 활용하기 위해 필요한 지원이 이제 시작되고 있습니다. 여기에는 모델링하기 쉬운 방식으로 구축된 세계를 설명하는 공통 언어가 있습니다.
디지털 트윈이란 무엇입니까?
디지털 트윈은 실제 세계와 완벽하게 동기화된 자산, 환경 또는 프로세스의 물리적으로 정확하고 AI가 지원되는 가상 표현입니다. 이를 통해 기업은 중단하지 않고도 생산 환경에 대한 "가상" 실험을 수행할 수 있습니다. 예를 들어, 작업 현장의 장비에서 캡처한 데이터를 통해 장비의 고장 원인과 방식을 예측할 수 있습니다. 마찬가지로, 공급망 팀은 창고에서 센서와 IoT 장치로 캡처한 데이터를 사용하여 향후 재고 비용을 관리할 수 있습니다.
디지털 트윈의 시뮬레이션을 통한 연구의 가속화 및 비용과 리소스의 절감
전력 회사와 재생 에너지의 다른 이해 관계자들은 이미 디지털 트윈을 사용하여 태양열 패널과 풍력 터빈의 효율성을 시뮬레이션하고 있습니다. 예를 들어 엔지니어는 기상 관측소의 과거 데이터와 클라우드의 인공 지능을 사용하는 새로운 디지털 모델을 통해 대형 설비에서 풍력 터빈의 최적 위치를 결정하여 최상의 효율을 얻고 전력 생산을 늘릴 수 있습니다.
개발자들은 디지털 트윈을 사용하여 풍력 발전소를 설계하기도 전에 작동 방식을 파악할 수 있습니다. 기존의 풍력 터빈에서 수집한 데이터를 사용하여 미래의 설계를 모델링하고 다양한 터빈 구성을 일치시키며 실제 발전소 위치에 가장 적합한 풍력 터빈을 만들 수도 있습니다.
전체 건물 및 캠퍼스를 관리하는 데 도움이 되는 디지털 트윈
Brookfield One Manhattan West(OMW) 건물은 뉴욕시의 맨해튼 웨스트에 위치한 210만 평방피트 규모의 최첨단 사무실 타워입니다. 건축 전 Brookfield는 디지털 기반 건물을 계획했습니다. 특히 디지털 트윈 기술을 사용해 인프라에 직접 연결된 건물의 가상 모델을 생성하는 데 관심이 있었습니다.
Brookfield는 처음부터 수천 개의 센서 및 게이트웨이로 건물을 설계하여 건물의 모든 자산이 연결되고 관리 센터로 데이터를 원활하게 전송하도록 했습니다. 수집된 모든 데이터는 이후 분석을 위해 클라우드로 전송됩니다.
OMW 운영업체는 증강 현실로 더욱 향상된 디지털 트윈을 사용해 잠재적인 문제를 즉시 감지하고 빠르게 조치를 취할 수 있습니다. 예를 들어 엘리베이터가 정상적으로 가동되지 않으면 기술자가 디지털 복제본에서 해당 엘리베이터를 비활성화하고 수리 인력을 보내 고치도록 할 수 있습니다. 또한 센서의 실시간 데이터를 시각화하여 대규모 장비에 고장이 발생할 수 있는 시점을 판단하고 미리 교체할 수 있기 때문에 예측적 유지 보수가 가능합니다.
나아가 건물 관리자 및 전력 회사는 디지털 트윈을 사용해 최적의 HVAC 사용을 파악하고 시뮬레이션할 수 있습니다. 온도 조절장치의 센서 데이터를 분석하고 가상 시뮬레이션을 생성함으로써 다양한 장치의 전원을 조정하여 시험을 해 보면서 상주자 및 사용자에게 최고의 편안함을 선사하는 동시에 전력 소비를 최적화할 수 있습니다. 나아가 센서에서 방 및 공간의 실시간 사용 현황을 확인하고 온도 및 습도를 알맞게 조정할 수 있습니다.
동일한 개념을 한 지역의 여러 건물에 적용해 인텔리전트 타운 솔루션을 마련할 수 있습니다.
"이제 디지털 트윈이 있기 때문에 운영 단계에서 건물의 입주자, 방문객, 사용자 또는 운영자에게 창출할 수 있는 가치를 고려하고자 할 때 디지털 트윈 규모에서 플랫폼 접근 방식을 취하게 되었습니다. 즉, 기본적으로 데이터를 집계한 후 이러한 새로운 부가 가치 PropTech 사용 사례를 구축 환경에 접목하는 것입니다." Siemens의 디지털 건물 SaaS 판매 글로벌 책임자인 Elisa Rönkä의 말입니다.
Omniverse - 산업용 애플리케이션을 위한 디지털 트윈 솔루션
NVIDIA에 따르면 기업들은 NVIDIA® OVX™에 배포된 NVIDIA Omniverse™ Enterprise를 통해 실제 세계와 완벽하게 동기화되고, 물리적으로 정확하며, AI가 지원되는 가상 시뮬레이션을 개발하고 있습니다.
Amazon의 자동화 연구 부문인 Amazon Robotics는 50만 개가 넘는 모바일 구동 로봇으로 창고 물류를 지원하고 있습니다. 이러한 로봇의 대부분은 창고 곳곳을 돌아다니며 랙을 주문 이행 스테이션으로 전달하거나 전체 시설을 이동하는 포드입니다.
현재 Amazon Robotics는 AI 기반 디지털 트윈을 구축 중인데, 이를 위해 NVIDIA Omniverse Enterprise를 사용하고 있으며, 목적은 창고에서 창고 설계 및 흐름을 최적화하고, 더 지능적인 로봇 도우미를 훈련하고, 전체 생산성을 향상하는 것입니다.
셀룰러 인프라 선도 업체인 Ericsson은 현재 디지털 트윈을 사용해 새로운 5G 네트워크 배포의 테스트 및 최적화를 수행하고 있습니다. NVIDIA Omniverse Enterprise를 사용해 도시의 가상 표현을 생성하여 최적의 5G 사용권을 조성하는 데 새로운 셀의 가장 적합한 위치를 시뮬레이션하는 것입니다. NVIDIA RTX 가속화 실시간 광선 추적 기능 덕분에 연구자가 도시의 모든 지점에서 실시간으로 신호 품질의 정확한 표현을 확인할 수 있습니다.
다양한 산업에서 디지털 트윈을 사용할 수 있는 예는 이외에도 많습니다. 현재 이 기술은 자율 기계 테스트 및 훈련, 자율 차량 검증, 중요한 날씨 시나리오 시뮬레이션, 기후 연구, 고급 의료 교육, 제조 혁신에 사용되고 있습니다.
사람들이 일하는 방식을 변화시키고 있는 증강 현실 및 디지털 트윈
많은 산업에서 증강 현실 헤드셋 및 디지털 시뮬레이션을 사용해 기술자, 공장 작업자, 의료 직원 등의 인력이 일일 업무를 처리하는 방식을 변화시키고 있습니다.
오늘날 현장 서비스 담당자가 물리적 자산에 실시간으로 복잡한 작업을 수행할 때, 엔지니어는 증강 현실을 통해 원격 위치에서 같은 작업을 수행할 수 있습니다. 엔지니어는 현장 근무자가 수행 중인 작업을 확인하고, 디지털 트윈을 사용해 절차를 완료하는 데 필요한 단계를 수행하기 위한 정확한 지침을 전달할 수 있습니다.
일부 병원에서는 이제 고화질 카메라 및 센서를 사용해 원격 수술 절차를 수행하고 있습니다. 원격 의사는 현장 수술 팀에게 지시를 내리거나 로봇 팔을 사용해 복잡한 절차를 실시할 수 있습니다.
차량군 운영업체는 이제 인공 지능, 증강 현실 및 디지털 트윈을 사용해 화물 경로를 최적화하고, 시간 및 값비싼 연료를 절약하고 있습니다.
이제 막 산업을 혁신하기 시작한 디지털 트윈, 앞으로 다가올 전성기
60년 전 NASA는 최초의 디지털 트윈 버전을 만들어 달 탐사선을 시뮬레이션한 바 있습니다. 해당 프로젝트에 참여한 엔지니어들 중 일부는 아직 살아 있으며, 현재의 기술이 품은 가능성에 놀라움을 금치 못할 것입니다.
디지털 트윈은 여러 다른 산업에서 이제 막 등장하기 시작했으며, 디지털 혁신, 빅 데이터 및 시뮬레이션 기술이 이를 가속화하고 있습니다. 향후 몇 년 내에 일상 생활의 다양한 측면에서 실시간 시뮬레이션, 시각화, 증강 및 혼합 현실, 클라우드의 저력을 응용할 수 있는 가능성을 보게 될 것입니다.
탄소 배출량을 감축하고, 운영을 최적화해 폐기물을 줄이고, 더욱 지속 가능한 미래를 실현하는 데 그 어느 때보다도 디지털 트윈과 같은 기술이 필요한 시점입니다.
