디지털 트윈(digital twin)

디지털 트윈(digital twin)의 정의
- 컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술(GE의 정의)
- 디지털 트윈의 핵심은 실제세계와 가상세계의 실시간 통합.
현실세계를 동기화한 가상세계에 데이터를 전송, 취합, 분석, 이해, 실행하는 과정을 거치는데, 이 과정이 실제 실험보다 매우 빠르고 정밀하며 또 안전하고 비용도 적게 든다. 그렇다 보니 당초 제조업 서비스 기술로 활용되던 디지털 트윈이 고도화된 ICT 기술과 결합하여 다양한 산업에 활용되기 시작한 것.

배경
- 개념이 가장 먼저 시작된 곳은 NASA(National Aeronautics and Space Administration).
NASA는 초창기 우주 캡슐의 실물 크기 모형을 만들어 지상에서 궤도 문제를 진단하는 데 사용했는데, 실물 크기의 모형은 결국 완전한 디지털 시뮬레이션으로 대체됐다. 
- 요즘은 주로 제조 공장에 적용하는 개념으로 주목을 받고 있다. 
공장 시스템의 센싱 정보 등 물리적 시스템의 다양한 데이터를 수집하여 물리적인 시뮬레이션을 통해 시스템의 문제점 예측, 노후화 판단 등 운용의 효율을 높이는데 기대가 모아지는 기술이다

디지털 트윈과 시뮬레이션 차이점
시뮬레이션 : CAD 시스템 또는 이와 유사한 플랫폼으로 설계하여 향후 제품의 동작을 예측하기 위해 사용
디지털 트윈 : 실제 장비의 IoT 센서의 입력으로 구축하여 시스템의 현재 동작에 대한 인사이트를 비즈니스 곳곳에 걸쳐 제공

디지털 트윈의 종류(IBM 제안-디지털 트윈의 수행 범위 측면)
- 구성요소/부품 트윈 :  기능하는 구성요소의 가장 소규모 사례를 시뮬레이션
- 자산 트윈 : 2개 이상의 구성요소가 함께 작동하는 것을 시뮬레이션. 2가지 구성요소 간의 상호작용 연구에 사용됨
- 시스템/유닛 트윈 : 사용하면 전체 생산 라인을 시뮬레이션하는 등 여러 시스템 자산이 함께 작동하는 방식 
- 프로세스 트윈 : 시스템이 연계해 작동하는 모습을 가장 최상단에서 파악해 공장 전체의 운영 방식을 점검 

디지털 트윈의 필요요소
데이터 수집 및 통합 : IoT 등 사물 인터넷, 데이터 모델링, Reality Capture 등
실시간 시각화/모니터링 : 대시보드, 시각화, 실시간 모니터링 등
분석/예측 기술 : 머신러닝, AI, 예측형 애널리틱스, 데이터 분석 등

비즈니스 응용 사례
제조 : 공장 최적화, 가상제조, 센서를 활용한 자동화 등 가장 많이 진행하는 분야.
자동차 : 자동차에 원격 측정 센서가 장착되어 있기 때문에 자동차 디지털 트윈은 이미 가능하지만, 더 많은 자율주행 차량이 도로를 달리면서 기술 개선이 더 중요해질 것이다.
헬스케어 : 사람의 디지털 트윈을 생산할 수 있는 분야다. 반창고 크기의 센서로 수집한 건강 정보를 환자의 건강 모니터링 및 예측에 사용되는 디지털 트윈에 전송할 수 있다.

디지털 트윈의 발전방향
- D.N.A(Data·Network·AI) 기반 : 5G 상용화, 데이터 및 AI·XR 인프라 확충과 기술 발전을 입증하며 디지털 트윈 성장의 단초를 마련
- 김재호 세종대학교 교수는 논문을 통해 사라코(Roberto Saracco, IEEE Digital Reality Initiative 공동의장) 토론토 대학 교수가 제시한 디지털 트윈 기술 5단계를 소개
=> 1단계 물리적 개체의 모델, 2단계 물리적 개체의 단순 미러링, 3단계 양방향 디지털 트윈, 4단계 지능형 디지털 트윈, 마지막 5단계는 로컬 데이터에서 글로벌 데이터 분석으로 확장하여 사이버 공간에서 자율 에이전트로서 상호작용하는 수준이라는 것이 주요 내용
=> 현재 글로벌 디지털 트윈은 3단계 수준, 즉 물리적 세계와 디지털 시스템 사이의 양방향 동기화를 지원하는 정도
- 우리나라의 경우 디지털 트윈 기술 선도국가 대비 83%의 기술 수준. 기존 제조·물류·의료 중심 산업에 디지털 트윈을 적용하여 산업 경쟁력을 향상시키면서 대규모 시장 창출을 통한 기술경쟁력을 강화하는 목표의 로드맵. ‘2050 탄소중립 시나리오’ 등
- 디지털 트윈과 메타버스, 현실세계와 가상세계를 유기적으로 동기화한 기술이 개념을 넘어 실제 현실 적재적소에 필요한 기술로 안착하기를 기대

참고
https://www.itworld.co.kr/news/229634#csidx2552e52da08763fb9504e8ca23718b2 
https://www.sciencetimes.co.kr/