가상 공간에 사물의 쌍둥이 만든다.. 디지털 트윈이 여는 새로운 세상

방위산업에서도 디지털 트윈을 활용하여 무기체계의 개발 및 운용을 효율화하려는 노력이 진행되고 있다.

방위사업청은 2024년 6월 24일, 무기체계 연구개발에 디지털 트윈을 적용하기 위한 지침을 제정·발령했다. 이 지침에 따르면, 무기체계의 획득, 양산, 운영유지 등 전 단계에 걸쳐 디지털 트윈을 적용할 수 있도록 했다.

디지털 트윈이란?

디지털 트윈은 4차 산업혁명 시대의 핵심 기술로 주목받고 있다. 디지털 트윈은 자동차, 건물, 공장 등 현실 세계의 물리적 대상이나 시스템을 가상 세계에 구현한 모델이다. 실시간 데이터를 기반으로 물리적 대상의 상태를 모니터링하고, 예측 모델을 통해 미래 상태를 예측할 수 있다.

디지털 트윈은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 제조업에서는 제품 설계 및 생산 과정의 최적화, 유지보수 효율성 향상에 활용되고 있다. 에너지 분야에서는 에너지 소비량 예측, 전력망 안정성 관리 등에 활용되고 있다.

디지털 트윈의 구조

디지털 트윈은 크게 물리적 대상과 가상 모델로 구성된다.

물리적 대상은 현실 세계에 존재하는 실제 대상을 말한다. 예를 들어, 자동차, 건물, 공장 등이 물리적 대상에 해당한다.

가상 모델은 물리적 대상의 특성, 상태, 동작 등을 디지털로 표현한 모델을 말한다. 가상 모델은 실시간 데이터를 기반으로 물리적 대상의 상태를 모니터링하고, 예측 모델을 통해 미래 상태를 예측할 수 있다.

디지털 트윈의 산업별 활용 사례

디지털 트윈은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 그 중 대표적인 산업별 활용 사례를 다음과 같이 살펴본다.
제조업
제조업에서는 제품 설계 및 생산 과정의 최적화에 디지털 트윈을 활용하고 있다. 예를 들어, 디지털 트윈을 활용하여 제품의 성능을 시뮬레이션하고, 생산 공정의 효율성을 개선할 수 있다.

제품 설계 최적화
디지털 트윈을 활용하면 제품의 설계 단계에서부터 제품의 성능을 시뮬레이션할 수 있다. 이를 통해 제품의 구조, 재료, 부품 등을 최적화하여 제품의 성능을 향상시키고, 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 자동차 제조업체는 디지털 트윈을 활용하여 자동차의 공기역학 성능을 시뮬레이션하여 연비를 개선하고 있다.

생산 공정 최적화
디지털 트윈을 활용하면 생산 공정의 효율성을 개선할 수 있다. 이를 통해 생산량을 늘리고, 불량률을 낮추고, 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 전자제품 제조업체는 디지털 트윈을 활용하여 생산 공정의 흐름을 최적화하여 생산량을 10% 이상 늘리고 있다.

에너지 분야
에너지 분야에서는 에너지 소비량 예측, 전력망 안정성 관리 등에 디지털 트윈을 활용하고 있다.

에너지 소비량 예측
디지털 트윈을 활용하면 에너지 소비량을 예측할 수 있다. 이를 통해 에너지 수요를 효율적으로 관리하고, 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 전력회사는 디지털 트윈을 활용하여 전력 수요를 예측하여 발전소의 가동률을 최적화하고 있다.

전력망 안정성 관리
디지털 트윈을 활용하면 전력망의 이상 징후를 감지할 수 있다. 이를 통해 전력망의 안정성을 확보하고, 사고를 예방할 수 있다. 예를 들어, 전력회사는 디지털 트윈을 활용하여 전력망의 전압, 전류 등을 실시간으로 모니터링하여 이상 징후를 조기에 감지하고 있다.

방위산업
방위산업에서는 무기체계의 개발 및 운용을 효율화하기 위해 디지털 트윈을 활용하고 있다.

무기체계 개발 최적화
디지털 트윈을 활용하면 무기체계의 설계 및 테스트를 최적화할 수 있다. 이를 통해 무기체계의 성능을 향상시키고, 개발 비용을 절감할 수 있다. 예를 들어, 군은 디지털 트윈을 활용하여 전투기의 공중 기동성을 시뮬레이션하여 조종석 설계를 최적화하고 있다.

무기체계 운용 최적화
디지털 트윈을 활용하면 무기체계의 운용 효율성을 개선할 수 있다. 이를 통해 운영유지 비용을 절감하고, 작전 능력을 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 군은 디지털 트윈을 활용하여 전차의 운행 상태를 모니터링하여 고장을 예측하고, 유지보수 계획을 수립하고 있다.

이외에도 디지털 트윈은 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 의료 분야에서는 환자의 상태를 모니터링하고, 치료 계획을 수립하는 데 디지털 트윈을 활용하고 있다. 건물 분야에서는 건물의 에너지 효율을 높이고, 안전성을 확보하는 데 디지털 트윈을 활용하고 있다.

디지털 트윈의 장점

디지털 트윈은 다음과 같은 장점을 가지고 있다.

현실 세계의 물리적 대상을 가상 세계에서 시뮬레이션할 수 있다. 이를 통해 제품 설계 및 생산 과정의 최적화, 유지보수 효율성 향상, 위험 요소 예측 및 대응 등 다양한 분야에서 활용할 수 있다.

실시간 데이터를 기반으로 물리적 대상의 상태를 모니터링할 수 있다. 이를 통해 이상 징후를 조기에 감지하고, 비상 상황에 신속하게 대응할 수 있다.

예측 모델을 통해 물리적 대상의 미래 상태를 예측할 수 있다. 이를 통해 위험을 예방하고, 효율적인 의사 결정을 지원할 수 있다.

디지털 트윈의 전망

디지털 트윈의 전망은 다음과 같이 요약할 수 있다.

산업 전반에 걸쳐 활용 범위가 확대
디지털 트윈은 제조업, 에너지, 방위산업, 의료, 건물 등 다양한 산업 분야에서 활용되고 있다. 앞으로도 디지털 트윈 기술이 더욱 발전하고, 다양한 산업 분야에서 활용될 것으로 기대된다.

현실 세계와 가상 세계를 연결하는 새로운 가치 창출
디지털 트윈은 현실 세계의 물리적 대상을 가상 세계에서 시뮬레이션할 수 있다. 이를 통해 현실 세계와 가상 세계를 연결하여 새로운 가치를 창출할 수 있다. 예를 들어, 디지털 트윈을 활용하여 가상현실(VR)이나 증강현실(AR)을 통해 현실 세계를 시뮬레이션할 수 있다.

자동화와 지능화의 핵심 기술 전망
디지털 트윈은 자동화와 지능화를 위한 핵심 기술로 주목받고 있다. 디지털 트윈을 활용하면 물리적 대상의 상태를 실시간으로 모니터링하고, 예측 모델을 통해 미래 상태를 예측할 수 있다. 이를 통해 자동화와 지능화를 구현할 수 있다.

디지털 트윈은 아직 초기 단계에 있지만, 그 잠재력은 무궁무진하다. 앞으로 디지털 트윈 기술이 더욱 발전하고, 다양한 분야에서 활용되면서 사회 전반에 걸쳐 큰 변화를 가져올 것으로 기대된다.