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시장동향 <시장동향: 디지털 트윈> 디지털 트윈 혁명과 코로나 후 시대 일본기업의 오퍼레이션

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작성자 댓글 0건 조회 189회 작성일 21-06-10 13:49

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디지털 트윈의 개요

4차 산업혁명이 진행되는 가운데, 현장의 노하우를 디지털 상에서 재현하여 누구나 설계·구상·검증 등의 시뮬레이션을 할 수 있게 하는 디지털 트윈 혁명이 진행되고 있으며, 이는 제조업뿐만 아니라 도시설계 분야·의료 분야 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.

디지털 트윈은 디지털의 쌍둥이를 의미하고 있으며, 구체적으로는 디지털 공간상에 물리공간의 쌍둥이를 재현하여 시뮬레이션·분석·최적화를 한 다음에 그것을 물리공간에 피드백시키는 프로세스를 가리킨다.

디지털 트윈은 실세계와 IT가 긴밀하게 연계된 시스템임으로, 제조공정에서는 실제로 공장을 가공·변경할 것 없이 공장의 설계나 시운전, 개선 시뮬레이션이 가능해진다. 그러나 일본에서는 이러한 디지털 트윈 기술이 IoT/AI/빅데이터등 개별 기술의 집합체로서 인식되는 등 정확한 인식이 부족하여, 많은 일본기업들은 개별공정의 가시화·개별최적화에 그치고 있었다. 최근에는 이에 관한 이해가 깊어지며, 서플라이체인을 포함한 전체 프로세스로서의 데이터 연계·전체 최적화 등이 진행 중이다.

 

인더스트리 4.0·제조업에서의 디지털 트윈

유럽이나 중국을 비롯한 나라에서는 제조업의 디지털화·경영이나 오퍼레이션의 고도화에 있어 디지털 트윈의 중요성이 인식되고 있으며, 어떻게 디지털 트윈을 활용하여 비즈니스를 설계하는지에 대해 검토되고 있다.

독일 제조업의 디지털화 정책인인더스트리 4.0의 중심적인 기업인 지멘스는, 제품설계, 생산설계, 제조 실시, 실제품 동작을 디지털 트윈으로 연결함으로써 사이버 공간과 제품 등의 물리공간을 서로 피드백시키는 사이클의 시행 등을 제창

이것이 실현되면 부문간이나 거점간의 연계가 효율화되며, 제품의 시장도입 속도가 단축되거나, 도면에서 실행되던 숙련자의 속인적·암묵지적 노하우, 기술을 3D정보나 소프트웨어를 통하여 가시화, 업무를 표준화하는 것이 가능해진다.

신형 코로나 사태로 인하여 기존의 속인적·물리적인 오퍼레이션에 한계를 느끼고 있던 제조업에서는 디지털 트윈을 기반으로 한 오퍼레이션 혁신에 대한 관심이 높아지고 있다.

원래 설계데이터, 공정설계, 실제 라인의 제작은 각 분야의 아웃풋에 의거하여, 숙련자가 경험과 노하우에 의해 도면으로 검토한 프로세스였다. 그 결과로 각 분야에서 직접 숙련자를 보고 노하우를 배울 필요가 있었으며, 이 때문에 인재육성·기능계승이 순조롭게 진행되지 못하는 등 여러 문제가 발생했다.

향후에는 숙련기능자의 은퇴가 진행되고 외국인 노동자가 공장의 현장에서 늘어날 것으로 예상되며, 일본 제조업의 디지털 트윈 활용에 따라 효율적이고 지속 가능성이 있는 오퍼레이션 구축이 진행될 것으로 기대된다.

 

제조업 이외의 폭넓은 분야에서 일어나는 디지털 트윈 혁명

디지털 트윈 혁명은 제조업에 한정되지 않고 많은 산업에서 이미 널리 퍼져 있다.

디지털 트윈의 활용은 현장에 대한 대응의 부하를 최소화하여 코로나 시대 이후의 산업에 필수가 될 것으로 예상된다. 예를 들어, 건설영역에서는 BIM(Building Information System)이 디지털 트윈의 기능을 하고 있으며, 이는 설계 CAD 데이터에서 시공 3D 시뮬레이션, 운영 시뮬레이션까지를 통합하고자 하는 움직임이다.

제조업의 디지털 트윈 기업인 다쏘시스템이나 지멘스, 오토데스크(Autodesk) 등이 BIM에서도 존재감을 발휘하고 있다. 아래에서는 이러한 제조업 이외 산업에서의 디지털 트윈을 위한 노력 중, 건설 및 스마트시티에서의 대표적인 사례를 소개한다.

싱가폴에서는, BIM을 기반으로 하여 국가전체를 통째로 3D 디지털 트윈화하여 실시간으로 도시정보를 가시화하는 버추얼·싱가폴이 전개되고 있다. 이는 국립연구재단(NRF), 싱가폴 수상관저, 싱가폴 토지국(SLA), 그리고 싱가폴 정부 기술청(GovTech)에 의한 프로젝트이며, 지형정보·건물·교통기관·수위·인간의 위치 등의 실시간 데이터를 통합하여 3D모델화했다.

예를 들어, 싱가폴에서는 수직적인 조직구조로 중복된 공사계획의 난립이나 도시계획에 있어서의 낭비가 발생하고 있었으나, 디지털 트윈화로 가시화하여 각 인프라를 정비하는 계획의 최적화가 도모되고 있다. 또한, 디지털 트윈화에 의해 효율적인 발전을 위한 태양광발전 패널의 설치장소 검토 등, 국가 전체의 에너지 효율화나 물류·사람의 이동의 최적화 등의 효과가 생기고 있다.

건설업계에 있어서는, 드론으로 지형데이터를 취득하여 3차원 데이터(디지털 트윈)를 구축함에 따른 측량 프로세스의 효율화나 공정의 자동생성 등이 진행되고 있다. 여태까지는 측량이 인력으로 진행되고 있었으며, 상당한 시간이 필요한 보틀넥 공정이었다.

이러한 상황에 코마츠(コマツ)는 건설업계에 있어서의 디지털화 솔루션인 스마트 컨스트럭션 에 의해, 드론에 의한 센싱(센서에 의한 계측)과 그 데이터의 점군화(点群化)처리를 통하여 토목 현장의 디지털 트윈을 생성하여 진척을 관리했다. 그 결과, 측량효율을 대폭 향상하여 약 4일이 걸리는 작업을 20분으로 단축하는 데에 성공했다.


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한일산업기술협력재단

본 기사는 2021년 3월호에 게재되었습니다. 

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