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[팩플] 이 거울이 니 거울? 디지털트윈이 온다

중앙일보

입력 2021.12.13 06:00

업데이트 2021.12.17 09:53

팩플레터 177호, 2021.12.7

Today's Topic
'이 거울이 니 거울인가? 디지털 트윈이 온다'

팩플레터 177호

팩플레터 177호

안녕하세요. 팩플레터입니다. 여러분, 디지털 트윈에 대해 들어보셨나요.

미디어에선 다들 “메타버스, 메타버스”하는 것 같은데, 제조업계나 공공기관 등에선 “디지털 트윈, 디지털 트윈” 합니다. 디지털 트윈은 우리가 발딛고 선 현실세계와 데칼코마니처럼 닮은 가상세계를 뜻합니다. 현실계를 움직이는 제도와 질서, 사물이 주고받는 데이터까지 모두 고스란히 옮겨놓은 곳입니다. 디지털 트윈이 발전한다면, 언젠가 인간이 가진 생체 데이터도 디지털 트윈 세계에 '복붙'되지 않을까 하는 생각도 듭니다.😮(지금도 우리의 건강 데이터는 어딘가에 수집되고 있다보니 해본 상상...) 어쨌든 메타버스가 현실에 뿌리 내리려면 디지털 트윈을 반드시 거쳐야 하는 것 같은데요.

오늘 팩플에선 정원엽 기자와 박민제 기자가 디지털 트윈의 앞뒤전후를 분석했습니다. 왜 전 세계 빅테크들이 여기에 뛰어드는지 한번 살펴보세요. 마침 지난주에 한국에선 네이버가 디지털 트윈 생태계에 대한 비전을 공개했습니다. 오늘도 감사합니다.

From. 박수련 팩플 팀장

🧾 목차
1.메타버스? 디지털 트윈이 먼저

2.알고보면 오래된 미래
3.디지털 트윈, 글로벌 주도자들
4.미러월드+피지컬월드+연결고리=아크버스
5.‘또 다른 나’, 미래를 만든다

1. 메타버스? 디지털 트윈이 먼저

올해를 휩쓴 키워드 메타버스. ‘모바일’ 다음은 메타버스라지만, 엔터테인먼트와 게임, 콘텐츠 외엔 메타버스로 뭘 할 수 있을지 막연하다. IT업계에선 메타버스보다 ‘디지털 트윈’이 비즈니스 지형을 먼저 바꿀 것이라고 본다. 그래서, 디지털 트윈이 뭔고 하면.

트윈? 쌍둥이? : 디지털 트윈은 현실과 쌍둥이 격인 가상세계다. 디지털 공간에 물리 세계를 완벽하게 복제하고 현실의 데이터나 제작 프로세스 등 운영 요소까지 반영한다. 그렇다보니 각종 시뮬레이션(실험)으로 가보지 않은 미래를 예측할 수 있다. 일종의 가상 실험실이자, 현실을 비추는 거울(Mirror) 세계. 현재 제페토에 있는 CU편의점이 현실의 모사라면, 디지털 트윈의 CU편의점에선 판매량이나 재고 현황, 방문객 수 등 오프라인 데이터도 실시간 반영된다. 물리 세계의 정보를 가상 공간에서도 실시간 업데이트 해야 디지털 트윈.

메타버스랑 뭐가 달라?: 큰 틀에선 메타버스의 일부다. 미국 비영리 미래기술연구단체 ASF는 메타버스를 4가지 유형으로 분류한다. 증강현실(Augmented Reality), 라이프로깅(Life-logging), 가상세계(Virtual Worlds), 거울세계(Mirror Worlds). 증강현실은 포켓몬Go가 대표적, 라이프로깅은 나이키 러닝처럼 현실의 정보를 SNS 등에 공유하는 것. 가상세계는 마인크래프트나 제페토처럼 제약없는 상상의 공간을 의미한다. 디지털 트윈은 이중 거울세계에 해당.

근데 어떤 기술로?= 기본적으론 ①GIS(지리정보시스템)과 3D 모델링 기술이 쓰이고 ②데이터 수집과 분석에 사물인터넷(IoT), 인공지능(AI), 빅데이터 기술이 ③예측 최적화에 시뮬레이션, AR, VR 등이 쓰인다. 실시간 반영과 소통을 위해 클라우드와 5G 도 핵심 기술.

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2.알고보면 오래된 미래

디지털 트윈. 막연한 미래 같지만, 실은 이미 현재형이다. 내비게이션은 디지털 트윈의 초기 모델. 스마트폰에 현실 세계를 ‘복붙’한 디지털 트윈 덕분에 ‘길치’도 전국 방방곡곡을 여행할 수 있게 됐다. 근데 디지털 트윈으로 길만 찾나? No, No, No! 앞으로 쓸모 역시 무궁무진하다. 마켓앤마켓에 따르면 국내 디지털 트윈 시장은 2016년 271억 원에서 지난해 742억원으로 연평균 28.6% 증가했다. 2025년까지 연평균 52.5% 성장할 전망.

① 자율주행차 위한 ‘컨닝페이퍼’
복잡한 세상: 현실 세계는 그야말로 ‘복잡계’. 한정된 룰을 두고 싸우는 바둑에서는 AI가 인간을 압도했지만 온갖 변수가 난무하는 도로에서는 인간처럼, 혹은 인간보다 더 운전 잘하는 자율주행차를 아직 보기 힘든 이유다. 자율주행 분야 권위자인 스티븐 슐래도버 UC버클리대 교수는 지난해 팩플팀과의 이메일 인터뷰에서 “자율주행은 날씨가 온화하고 교통이 복잡하지 않은 제한된 지역에선 가능하겠지만, 도심처럼 복잡한 교통환경에서 안전하게 작동하려면 수십년은 더 걸릴 것”이라고 말했다.
사전 가이드가 필요해: 디지털 트윈은 세상이 낯선 자율주행차를 위한 여행가이드이자 컨닝페이퍼다. 신호등이 어디 있고 비보호 좌회전은 어디서 할지 사전에 미리 실험해볼 수 있다면, 실제 주행에선 사람과 차, 장애물만 피하면 된다. 자율주행 발전 속도가 빨라질 수 있다는 의미.

② AI 위한 연습장
공부하는 AI: 요즘 AI 훈련 대세는 심층강화학습이다. AI가 직접 시행착오(Trial-and-Error)를 반복하면서 자신이 한 행동을 평가 받고, 성능을 향상시켜 나가는 방식이다. 강화학습에 딥러닝(Deep Learning)을 적용한 기술이 알파고에도 적용됐다.

로봇을 위한 폐관수련장: 디지털 트윈은 이 AI를 위한 최적의 훈련장이다. 특히 서비스형 로봇 등 사람과 함께 일할 AI라면 실전 투입 전 현실과 똑같이 닮은 가상공간에서 수많은 변수에 대비한 ‘폐관수련’이 필수다. 현실에서 직접 연습하는 것보다 비용, 시간을 크게 줄인다. 유니티코리아의 권정호 사업부문 총괄본부장은 “공장에 로봇을 도입하기 전에 디지털 트윈에 공장을 만들어 놓고, 변수를 바꿔가며 로봇을 훈련시키는 식”이라고 설명했다.

③ 공장·빌딩·도시 짓기 전 예습
디지털 트윈은 미래 예측, 전망에도 유용하다. 현실을 그대로 반영하고, 무한 실험으로 최선의 답을 찾을 수 있기 때문. 마치 마블의 ‘닥터스트레인지’가 타임스톤을 통해 ‘타노스’와 1400만 605가지의 전투를 시뮬레이션하고 ‘정답’을 찾듯.

도시도 ‘복붙’하자: 앞으로 만들 공장과 빌딩, 도시를 디지털 트윈으로 만든다면 생산상황, 자연재해, 교통 문제, 화재 같은 사고까지 미리 시뮬레이션 가능하다. 디지털 트윈 속 최적의 공장, 건축물, 도시가 미래의 리스크를 줄일 수 있다.

분양 전에 따져보기: 분양계약 전 한국토지주택공사는 지난 11월부터 3기 신도시 가상체험을 서비스 중. 단지 주변을 둘러보고 경관, 소음까지 미리 따져 볼 수 있다. 부동산 정보 플랫폼 직방의 3D 단지투어도 일종의 디지털 트윈. 아직 짓기 전이지만 입주하고자 하는 아파트 동 호수의 시간대별 일조량까지 미리 경험해 볼 수 있다.
양영진 한국디지털트윈연구소 대표는 “실세계에선 시간, 비용, 공간 안전 문제로 못하는 실험을 디지털로 해보고, 최적의 해법을 찾는 데 의미가 있다”며 “지식과 경험을 컴퓨터가 알아먹게 모델을 만들어 놓고 어떻게 최적인지 찾아서 알려주는게 핵심”이라고 말했다.

 엔비디아의 디지털트윈 솔루션 ‘옴니버스'로 구축한 통신회사 에릭슨의 5G 네트워크 구축 시뮬레이션. 실제도시를 디지털트윈으로 구축하고 그 안에서 각종 실험을 통해 최적의 결과값을 찾아낸다. [엔비디아]

엔비디아의 디지털트윈 솔루션 ‘옴니버스'로 구축한 통신회사 에릭슨의 5G 네트워크 구축 시뮬레이션. 실제도시를 디지털트윈으로 구축하고 그 안에서 각종 실험을 통해 최적의 결과값을 찾아낸다. [엔비디아]

3.디지털 트윈, 글로벌 주도자들

3D 기반 게임들은 이미 극사실주의를 달린다. 마이크로소프트의 플라이트 시뮬레이터 게임은 2페타바이트(2024테라바이트)의 지형 정보를 클라우드에 구현했다. 지구 전체를 무대로 비행 체험을 할 수 있다. 디지털 트윈 선두주자들도 이런 3D 모델링 기술 위에 각자의 강점을 더해 치열하게 경쟁하고 있다. 여러 기술이 복합적으로 쓰이다보니, 뚜렷한 1등은 아직 없다. 아직은 제휴와 협력이 활발.

“IoT가 출발점” GE, 지멘스 : GE는 제조업 디지털전환(DT)에서 디지털트윈을 시작했다. 일반 기계장비를 디지털트윈으로 바꿔주는 IoT 플랫폼 ‘프레딕스’를 서비스 중이다. 장비에 붙은 센서로 각종 기계와 기기를 디지털 트윈에 연결했다. 현재 프레딕스 위에 개발된 디지털 트윈은 약 80만개. 항공기 엔진에 센서 200여개를 달아, 디지털 트윈 속 3D 엔진과 동기화하고 예측 정비에 활용하는 식. 독일 지멘스도 산업용 IoT 소프트웨어 플랫폼 ’마인드스피어’를 운영 중이다. 공장 자동화, 에너지, 전력, 철도, 의료 등 다양한 분야에 활용 중.
데이터 모델링엔 IBM, 클라우드엔 MS : IBM의 ‘왓슨 IoT 플랫폼’은 데이터 모델링에 강하단 평가. 공정에서 발생할 문제를 데이터로 수집하고 분석해 예측하는 AI를 활용한다. MS는 클라우드 상에 IoT를 연결하는 ‘애저 디지털 트윈스’로 현실 세계를 디지털과 동기화한다. 두산중공업이 풍력발전 생산효율과 예방 정비에 활용 중이다. 아마존웹서비스(AWS)도 이달 1일 ‘AWS IoT 트윈메이커'를 선보이며 클라우드 기반 디지털트윈을 지원하기 시작했다.
3D 솔루션형 엔비디아 : 엔비디아는 실시간 3D 디자인 협업 플랫폼 ‘옴니버스’를 밀고 있다. BMW는 옴니버스로 디지털트윈 공장을 구축했다. 젠슨 황 엔비디아 창업자는 지난달 GTC 기조연설에서 “옴니버스는 에릭슨 세계, BMW세계, 지멘스 세계 등을 대규모로 창조하고 설계할 수 있는 시스템”이라며 “인간과 AI 사이에서 모두가 가상세계를 만들 수 있게 도울 것”이라고 했다. 엔비디아는 기후변화 예측을 위해 지구를 디지털트윈으로 구축하는 프로젝트도 시작했다.

엔비디아 GTC2021에서 공개한 인공지능을 통한 지구 기후 관측 활용 예시. 디지털 트윈으로 지구를 그대로 복제한 후 AI를 활용한다.

엔비디아 GTC2021에서 공개한 인공지능을 통한 지구 기후 관측 활용 예시. 디지털 트윈으로 지구를 그대로 복제한 후 AI를 활용한다.

4.미러월드+피지컬월드+연결고리=아크버스

국내에선 네이버가 지난 1일 ‘아크버스’를 공개했다. 디지털 트윈을 만들 수 있는 솔루션과 이를 실제 세계와 연결해 현실과 가상세계를 융합해주는 기술의 총집합. 석상옥 네이버랩스 대표는 팩플팀과 인터뷰에서 “PC, 모바일 시대 다음 네이버의 역할은 생활환경을 서비스 플랫폼으로 확장하는 길 위에 있다”고 말했다. 이어 “로봇, AR, 자율주행차가 있는 생활환경으로 플랫폼을 확장하기 위해선 AI, 로봇, 클라우드 기술이 필요했다”며 “이 기술을 수년간 자체 역량으로 전부 축적했고 그 기술 생태계의 총합에 아크버스라는 이름을 붙인 것”이라고 말했다.

세상을 ‘Ctrl C, Ctrl V’ : 생활 서비스 플랫폼의 출발점은 지도다. 자율주행차건 로봇이건 인간의 생활환경에서 어울리려면 고정밀(HD) 지도가 필요하다. 이를 위해 네이버는 항공사진을 찍어 3차원 모델을 구축하고, 지상에선 하늘에서 보이지 않는 것들을 차량이 돌아다니며 찍었다. 그 둘을 AI가 반자동으로 합쳐 만든 게 고정밀 지도. 원충열 네이버랩스 브랜드커뮤니케이션 리더는 “항공사진은 직소퍼즐의 판 같은 역할”이라며 “거기에 지상사진을 끼워맞추는 식으로 하면 정밀한 디지털 트윈을 신속하고 빠르게 만들 수 있다”고 말했다.

연결고리, AI·클라우드·5G : 디지털 트윈과 현실 세계의 플랫폼(로봇·AR·자율주행차 등) 간 연결은 AI·클라우드·5G가 담당한다. 가령, 로봇 두뇌에 해당하는 AI는 클라우드에 두고 5G 통신으로 현실의 로봇과 디지털 트윈 속 로봇이 실시간 데이터를 동기화하는 식. 석상옥 네이버랩스 대표는 “게임·영화 등 엔터테인먼트, 스마트 팩토리 등 산업 분야 등에서 다양한 협업 제안이 오고 있다”며 “기술의 쓰임새는 계속 확장할 것”이라고 설명했다.

5.또 다른 나’, 미래를 만든다

메타버스의 진화 : 메타버스가 VR ‘체험’ 공간 그 이상이 되려면 디지털 트윈이 필수. 가상과 현실을 연결하고 양쪽을 오가는게 보편화 될 수 있다. 유니티코리아 김인숙 대표는 “국내 모 기업이 싱가포르에 만들 전기차 스마트 공장은 디지털트윈을 통해 제조공장인 동시에, 가상공간을 체험하는 일종의 대형 전시장이자 쇼핑몰 형태로 추진중”이라고 했다.
평행 우주의 시작 : 디지털 트윈은 물리세계 전반에 적용이 가능하다. 도시 하나가 디지털 트윈으로 복제되고 국가 단위까지 디지털 세상에 구성 할 수 있단 의미. 실제로 싱가포르는 도시 내 빌딩, 도로망, 수목, 강 등 도시 전체를 디지털 트윈(스마트네이션)으로 구축해 내부의 교통 운행, 군중 밀집, 건축 시뮬레이션 등을 수행하는 중. 말 그대로 평행 월드가 생기는 것.
어느 분야가 유망할까 : 디지털 트윈은 제조업 뿐 아니라 자율주행차, 스마트 헬스케어, 스마트 시티 등으로 확장될 전망. 단기적으로는 스마트 팩토리를 통한 예측정비, 재고관리, 시스템 운용, 비지니스 최적화에 활용되고, 건설 분야에 활발히 적용되고 있다. 지형, 관련 법령, 교통흐름, 상권 등 데이터를 기반으로 최적 설계를 하는 식. 앞으론 물류, 소매, 석유가스정제, 발전, 의료, 정부 부문 등으로 확대될 전망이다. 영국 국가인프라 위원회는 “기후위기, 탄소절감, 에너지, 쓰레기관리, 자원 등 정책 개발에 디지털 트윈을 활용할 수 있다”며 “노후화된 국가 인프라가 디지털트윈 기반 스마트 인프라로 바뀔 경우 최소 연간 500억파운드(78조원)을 절감할 수 있다”고 전망했다.
숙제는 없나 : 대규모 정보를 디지털에 실시간으로 구현하기 위해 막대한 데이터 수집이 필요하다. 물리 법칙을 디지털에 옮기고 클라우드나 5G 등 현실 동기화를 위한 제반 기술도 동시에 발전해야 한다. 정보유출 위험과 디지털 트윈 내에서의 규제 관련 논의 필요성도 제기되고 있다. 한국지능정보사회진흥원 정병주 팀장은 “국내 공공기관이나 지자체 등에서 SOC 디지털 트윈 사례가 늘고 있다”며 “보안이나 문제점에 대한 여러 연구가 진행중"이라고 했다. 양영진 한국디지털 트윈연구소 대표는 “디지털 트윈 구축자체를 목적으로 삼기보다, 디지털 트윈으로 뭘 할지 우선 고민해야 한다”고 말했다.

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팩플팀이 추천하는 자료
 1.과학기술정책연구원의 ‘Future Horizon+’ 2021년 1,2호(2021년 6월) 👉보고서보기
과학기술정책연구원의 미래산업 연구 보고서. 메타버스 세계의 전체적 개념과 산업 분야에서 포스트 모바일로 주목받는 이유등을 다루고 있다. 4개의 메타버스 관련보고서가 담겨 있어 디지털 트윈을 포함해 메타버스 전반을 이해하기 좋은 자료다.

2. 정보통신산업진흥원 SW공학 기술세미나(디지털트윈 기술 및 활용방안) 👉유튜브 영상
한국디지털트윈연구소 양영진 대표의 NIPA 온라인 강의. 디지털트윈의 개념부터 기술적 적용 사례 등을 온라인 세미나로 자세히 설명하고 있다. 기존 인공지능(AI) 기반의 블랙박스 모델 외에 시뮬레이션 모델 적용 등 새로운 관점에서 미래 예측을 위한 디지털트윈의 가능성을 설명하고 있다.

3.네이버랩스의 ‘아크버스' 포스트 👉바로가기
네이버랩스가 발표한 기술융합형 유니버스 ‘아크버스' 기술생태계에 대한 공식 블로그 포스트. 네이버의 기술이 그리는 아크버스 생태계와 의미를 자세히 설명하고 있다. 네이버의 기술 컨퍼런스 데뷰2021에서 밝힌 석상욱 대표의 발표 키노트영상은 여기서 확인.

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