전문가 컬럼 디지털트윈, 물류산업에 적용할 수 있을까?

코로나로 인한 팬데믹을 지나 엔데믹으로 급격한 변화를 겪고 있는 상황에서 물류업계는 디지털 전환에 속도를 내고 있다. 일부 기술들은 물류산업에서 활용방안을 찾아 현장에 적용되고 있지만 일부 기술들은 활용방안을 찾지 못하거나 법과 제도 등에 막혀 나아갈 방향을 찾지 못하고 있다. 디지털트윈도 이러한 기술 중에 하나이다.

적용하면 좋을 것 같지만 아직까지는 구체적으로 어떻게 활용해야 되는지 방향을 찾지 못하고 있으며 그에 따른 기대효과들도 특정하지 못하고 있는 기술이다. 일부 물류기업의 물류센터에 적용되고 있지만 아직은 제대로 디지털트윈을 구현했다고 이야기하기 어렵다. 때문에 시장 전반으로 확산이 더딘 것이 사실이다. 특히 디지털트윈은 제공자와 사용자의 인식의 차이가 크고 이해하는 방향에 따라 보여지는 것이 다른 기술이라는 점에서 아직은 적용이 쉽지 않아 보인다. 하지만 디지털 트윈이 여러 가지 측면에서 물류산업에 큰 도움이 될 수 있는 기술이라는 것에는 큰 이견이 없다. 많은 전문가들이 디지털트윈은 다양한 산업에 활용되는 만큼 물류산업에 있어서도 활용성은 충분하다고 설명한다. 하지만 효과를 얻기 위해서 이를 적용하고자하는 목적과 문제의식이 뚜렷해야 한다고 조언하고 있다.

이에 물류신문은 디지털트윈을 어떻게 이해해야하며 적용을 검토할 수 있는 분야는 어디인지? 그리고 디지털트윈을 적용하기 위해 미리 고려해야하는 사항은 무엇인지? 그 효용가치는 무엇인지 알아봤다. Part 1. 디지털트윈, ‘의사결정 지원까지 가능한 총체적 개념’ 디지털트윈은 4차 산업혁명에서 중요한 기술 중의 하나이다. 하지만 이러한 디지털트윈에 대해서 아직 물류업계의 이해도는 낮은 편이다. 기존의 현실 세계를 디지털로 변환하는 것을 디지털트윈이라고 인식하는 경우가 많지만 많은 전문가들은 이는 디지털트윈을 시각적으로 설명하기 좋기 때문에 보여지는 것일 뿐이며 이는 디지털트윈을 위한 하나의 단계일 뿐이라고 설명한다. 그렇다면 관련 전문가들은 디지털트윈을 어떻게 정의하고 있으며 어떤 방향에서 이해하고 접근하고 있을까?


‘디지털트윈’, 누구냐 넌?

최근 디지털 전환은 어느 산업이나 중요한 이슈 중에 하나이다. 이러한 디지털 전환을 통해 모든 사물이 데이터화 되면서 가상세계를 대표하는 개념으로 디지털트윈이 부각되기 시작했다. 사실 디지털트윈의 개념은 상당히 오래전으로 거슬러 올라간다. 씨스존의 윤종현 전무는 “디지털 트윈에 대한 아이디어는 1960년대 미러링 기술을 개발한 시점으로 거슬러 올라간다. 이후 GE가 자사의 엔진, 터빈 등 제품에 디지털트윈 모델을 적용하면서 널리 알려져 GE가 디지털 트윈의 원조로 혼동하는 경우도 있다”면서 “디지털 트윈은 기존에 없던 새로운 개념은 아니지만 이를 구현하기 위해서는 센서, IoT, 시스템 모델링, 시뮬레이션, 빅데이터, AI, 클라우드 컴퓨팅 등의 기존 기술이 필요하고 이러한 기술들의 발전과 함께 그 가치와 가능성이 더욱 확대되고 있다”고 설명했다. 즉, 디지털트윈의 개념이 나온지 오래 됐고 핵심기술도 기존의 기술을 활용하지만 결합과 확장을 통해 새로운 기술로 재조명 되고 있기 때문에 현재의 디지털트윈은 새로운 개념으로 받아 들여야 한다는 의미이다. 삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 “디지털트윈은 디지털화와 IoT 기술의 발전으로 인해 현실 세계와 디지털 세계를 연결하는 새로운 방식 중 하나”라면서 “디지털트윈은 현실 세계의 시스템을 디지털적으로 복제하고 해당 시스템의 상태 및 동작에 대한 디지털 정보를 제공하여 더욱 정밀하고 효율적인 제어 및 모니터링을 가능하게 한다. 때문에 새로운 개념으로 인식하는 것이 적절하다”고 전했다.

일반적으로 디지털트윈은 물리적인 대상 객체를 디지털 세계에 표현하는 모델로 인식된다. 하지만 단순히 현실세계를 3D로 변환하는 것을 디지털트윈으로 확대해석하는 것에는 무리가 있다는 것이 관계자들의 설명이다. 3D로 변환하는 것은 디지털트윈을 위한 첫 번째 단계로 보는 것이 타당하다는 설명이다. 디지털트윈은 현실세계의 제품, 기계, 프로세스, 설비, 인프라, 사람, 시스템 등의 객체를 디지털 세계에 복제해 시각적, 구조적, 행동적 관점에서 관심 대상을 디지털로 표현하고 이를 바탕으로 계획, 시뮬레이션, 예측 등을 수행할 수 있는 시스템으로 보다 큰 개념이라는 설명. 즉 대상 객체의 형상(모양), 행위(기능), 현상(속성)을 모사해 디지털로 표현하고 이를 바탕으로 다양한 시뮬레이션은 물론 향후 예측을 통해 경영진의 의사결정까지 도울 수 있는 총체적 개념으로 봐야 한다는 의미이다.

이러한 디지털트윈은 사람에 따라 시각차가 존재한다. 핵심 내용은 크게 다르지 않지만 어떻게 접근하고 이해하느냐에 따라 해석의 차이가 있기 때문이다. 예를 들면 물류센터 내의 장비 설비에 센서를 설치하고 징후를 파악해 문제가 발생하기 전에 이를 선제적으로 확인하고 예지보수 할 수 있는 디지털트윈이 있는 반면 실제 물류센터 내에 움직이는 실시간 물동량 데이터를 기반으로 향후 처리할 수 있는 케파를 확인하거나 설비를 변경했을 때 어느 정도까지 처리가 가능한지를 확인할 수 있는 디지털트윈이 있다. 또한 디지털트윈을 구성한 후 사용자가 직접 이를 통제하고 시뮬레이션을 할 수 있느냐 아니면 전문가가 직접 관련 서비스를 제공하느냐에 따라서 관점의 차이도발생하고 있다.

여기에 어느 정도 단계를 목표로 하고 있는지에 따라서도 관점의 차이가 발생한다. 디지털트윈의 단계를 나눠보면 가장 먼저 가상화 단계부터 시작된다. 가상화 된 디지털트윈이 있어야 다음 단계로 넘어갈 수 있기 때문이다. 다음은 모니터링 단계로 가상공간과 실제공간 간의 데이터가 실시간으로 동기화 되는 단계이다. 즉 가상공간을 통해 모니터링과 운영이 가능한 단계이다. 세 번째 단계는 이를 바탕을 시뮬레이션을 할 수 있는 단계이다. 이 단계에 들어서면 모니터링을 넘어 운영방법에 대한 예측이 가능한 수준의 디지털트윈으로 진화하게 된다. 여기서 한 단계 더 나아간다면 연합화가 가능하다. 다양한 형태의 개별 단위 디지털트윈을 연합디지털트윈으로 통합해 시뮬레이션 하는 단계이다. 현재 현업 관계자들이 설명하는 마지막 단계는 최적화/자율화 단계이다. 연합디지털트윈을 최적화 알고리즘을 통해 시뮬레이션하고 원하는 목적에 최적화 된 운영시나리오를 찾아내고 바로 적용하는 자율운전 수준의 단계이다. 전문가들은 1단계의 디지털트윈을 이해하고 있는 사람과 마지막 단계를 이해하고 있는 사람과의 접근과 이해는 다를 수밖에 없다고 설명한다.


3D모델링은 디지털트윈 첫 단계일뿐

디지털트윈을 구성하고 있는 핵심기술은 사실 몇 가지로 한정지어 규정하기는 어렵다. 어떤 기술이든 필요에 따라 적용할 수 있기 때문이다. 정보통신기획평가원의 ‘디지털 트윈 기술 K-로드맵’에 따르면 디지털 트윈의 핵심요소기술을 크게 5가지로 구분된다. 디지털 가상화 기술, 디지털트윈 동기화 기술, 디지털트윈 모델링 & 시뮬레이션, 디지털트윈 연합기술, 지능형 디지털트윈 서비스 기술이다. 하지만 이러한 구분 외에도 다른 형태로 기술을 구분하기도 한다.

삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 디지털 트윈을 구현하기 위한 요소기술을 크게 현실의 ‘형상’, ‘상태’ 그리고 ‘거동’으로 구분했다. ‘형상’은 데이터를 표준화, 시각화 하는 기술이다. 그는 “CAD툴로 생성한 설계 도면을 통합 하거나 도면이 없을 시에는photogrammetry 기법을 활용한 가상공간과 객체의 구현 기술이 필요하다”고 설명했다. 하지만 여기서 중요한 것은 3D로 구현할 때 용량이 커지는 문제가 있기 때문에 이를 경량화하는 기술이 필수라는 설명. 다음 ‘상태’는 모사를 위한 센서와 IoT기술이다. 현실세계에서 발생하는 다양한 데이터를 수집하는 것이 중요하고 이를 바탕으로 가상세계에서 현실세계의 상태를 정확하게 파악하는 것이 필요하다. ‘거동’은 수집된 데이터를 분석하기 위한 분석과 AI기술이다. 엄 상무는 “실시간으로 운영중인 모델을 분석하여 현제 시스템의 문제점을 빠르게 발견하고 이를 위한 최적화 대안 모델을 수립해 디지털 트윈에 적용해 적용효과를 예측할 수 있다”고 설명했다. 씨스존의 윤종현 전무 또한 “디지털트윈의 핵심요소기술들은 3D 시각화, 센서, IoT, 데이터 분석 및 예측, 모델링, 시뮬레이션, VR/AR/MR, 인공지능, 빅데이터, 클라우드 컴퓨팅 기술을 통해 구현될 수 있다”며 “디지털트윈은 D.N.A(Data, Network, AI)가 집적된 융·복합 기술로 핵심요소기술은 단계를 거치면서 발전할 것으로 전망된다”고 설명했다.


디지털트윈은 플랫폼일까?

다양한 기술의 복합체인 디지털트윈 기술을 일부에선 시스템이나 솔루션, 또는 플랫폼이라고 이야기하기도 한다. 전문가들은 어떻게 사용하느냐에 따라서 솔루션이나 시스템, 플랫폼이 될 수도 있다고 강조한다. 하지만 이러한 특성들로 인해 솔루션이나 시스템, 플랫폼이 아니라 하나의 개념으로 이해해야 한다고 설명한다.

삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 “디지털트윈 기술을 어떤 특정 업무를 개선하기 위한 Application을 만들면 솔루션으로 활용할 수 있으며 디지털트윈 모델에 운영 데이터 연결을 자동화 하고 업무 프로세스가 들어가면 시스템으로도 사용 할 수 있다. 또한 제조·물류업체에서 제조, 구매, 물류, 설비, 생산, 품질, IT 등 솔루션과 시스템을 사용하는 이해당사자들이 실제 사용하는 3D Asset 통합, 데이터 연계, 기능 등을 제공하고 시뮬레이션 모델링, 분석 등의 반복과정을 통해 분석 결과를 현실세계에 반영해 의사결정 자료로 활용할 수 있다면 플랫폼이 될 수도 있다”고 설명했다. 그는 솔루션으로 사용되는 GE의 자산성능관리를 위한 APM솔루션을 예로 들었으며 BMW가 최근 구축한 iFactory(가상공장에서 다양한 stakeholder가 협업하여 생산, 물류, 작업자 업무를 사전 시뮬레이션 하는 시스템)를 시스템의 한 예로 들었다. 또한 플랫폼의 예로는 NVidia사의 Omniverse, MS의 ADT가 있다고 설명했다. 씨스존의 윤종현 전무 또한 “디지털트윈은 제품 개발 및 생산에 활용하는 솔루션이나, 물리적인 대상의 동작 정보를 수집하고 분석하여 상태 진단 및 유지보수 등을 수행하는 시스템, 또는 물리적인 대상의 동작 정보를 수집하고 이를 활용하는 다양한 애플리케이션이나 서비스를 제공하는 플랫폼으로 구현될 수 있다”며 “따라서 디지털 트윈은 구현 형태나 목적에 따라 다양하게 구분될 수 있다”고 설명했다.

하지만 이렇게 광범위하기 때문에 구분하는 것보다는 하나의 개념으로 받아들여야 한다고 설명하기도 한다. 포스코DX의 양원모 기술연구소 디지털트윈팀 리더는 “디지털트윈은 디지털 대전환을 이루는 방법(개념)이라고 보는 것이 바람직하다”고 설명했다. 디지털트윈을 구성하기 위해서는 3D가상화, 시각화, 시뮬레이션, 최적화 등 많은 기술과 솔루션이 필요하고 대규모 디지털트윈을 만들기 위해 플랫폼도 필요하기 때문이다. 또 이를 작동하는 시스템으로 만들 수 있다고 설명한다. 하지만 이 모든 것도 디지털트윈을 정의하기에는 한계가 있다는 생각이다. 그는 “디지털트윈은 현실공간을 복제한 가상공간을 만들어 현실과 연결하여 모니터링하며 시뮬레이션 결과를 가상공간을 통해 검증하고, 최적화 방법을 찾고, 이 방법을 다시 현실세계로 전달하여 실행하는 일종의 루프 형태의 예측기반 디지털경영방법(개념)으로 이해하는 것이 보다 타당하다”고 강조했다. 폴룩스의 이욱재 컨설턴트도 “디지털 트윈은 하나의 개념이지 솔루션이나 시스템이나 플랫폼이 아니라고 생각한다”고 설명했다.

디지털트윈과 시뮬레이션의 차이점, ‘실시간’

일반적으로 디지털트윈은 다른 유사한 기술들과 혼동되는 부분이 많다. 가장 대표적인 것이 시뮬레이션이다. 디지털트윈 기술 안에 시뮬레이션 기능이 포함되어 있는데다 예측을 위한 툴이라는 점에서 비슷해 보이기 때문이다. 하지만 전통적인 시뮬레이션과 디지털트윈의 시뮬레이션에는 많은 차이가 있다는 것이 전문가들의 판단이다. 이 둘은 사용 목적과 방법, 구현방식 등에서 차이를 보이는데 디지털트윈은 실시간 동기화 된 데이터를 기반으로 한다면 전통적인 시뮬레이션은 과거의 데이터나 가정에 기반해 모델을 만들고 고정된 모델에 대한 분석을 한다는 점이다.

삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 “시뮬레이션은 특정 시나리오나 조건을 재현해 결과를 예측하고 분석하는 통계적 방법이지만 디지털트윈은 현재 시스템의 상태를 모니터링하고 분석해 예측 모델을 생성하고 해당 시스템의 미래 상태를 시뮬레이션 분석 후 예측한다”고 차이점을 설명했다. 즉 시뮬레이션은 특정한 목적이나 특정한 상황을 위한 단발성 분석 기법이라면 디지털트윈은 생성된 모델을 현실에 기반해 지속적이고 실시간으로 변형시키며 분석하고 예측해 최적화된 운영이 가능하도록 하는 것으로 볼 수 있다. 또 전통적인 시뮬레이션보다 디지털트윈은 범위가 훨씬 더 광의적이다. 포스코DX의 양원모 기술연구소 디지털트윈팀 리더는 “디지털트윈은 실시간 데이터를 트윈모델과 연결하여 현장에 대한 연결성과 가시성을 확보하고 시뮬레이션에 대한 성능을 높여 실시간으로 의사결정을 지원할 수 있는 수준의 기술이 요구 된다”고 설명했다. 때문에 이를 실행할 수 있는 인력에 대한 차이도 있다. LG CNS의 이준호 스마트물류 사업부장은 “전통적인 시뮬레이션은 제공자가 전문적인 지식을 가지고 많은 시간을 들여 해야 하는 반면 디지털트윈은 적용이 된 상태에서 사용자가 직접 빠르게 실행 할 수 있도록 툴을 제공해야 한다는 점에서도 차이가 있다”고 설명했다.

시뮬레이션 외에도 디지털트윈과 유사한 기술들은 많이 있다. 가상현실(VR, Virtual Reality), 증강현실(AR, Augmented Reality), 혼합현실(MR, Mixed Reality), 확장현실(XR, eXtended Reality), 메타버스(Metaverse), BIM(Building Information Modeling) 등이 그것이다. 하지만 이들과 디지털트윈은 차이가 있다. 씨스존의 윤종현 전무는 “가상현실은 완전한 가상 세계에서 인간이 상호작용하는 기술이고 증강현실은 실제 세계에 가상 객체를 추가하여 보다 풍부한 경험을 제공하는 기술이다. 혼합현실은 VR과 AR의 장점을 혼합한 기술로 현실 공간에 가상의 물체를 배치하거나 현실의 물체를 인식해서 그 주변에 가상의 공간을 구성하는 기술이며 확장 현실은 VR과 AR, MR을 통칭하는 개념이다. 현실을 확장하는 모든 기술을 아우르는 가장 큰 범주의 용어”라고 설명했다. 이어 그는 “메타버스는 가상현실 기술과 유저 인터페이스 기술을 결합하여 가상 세계를 구현하는 것을 목표로 하는 기술이며 BIM은 건축물의 설계, 건설, 운영 등의 전 과정을 관리하는 3차원 모델링 기술로 이해하면 된다”고 설명했다. 큰 범주에서는 디지털트윈에 포함될 수 있는 기술이거나 사용 목적과 방법, 구현방식 등에서 차이를 보이는 기술인 셈이다. Part 2. 디지털트윈, 물류산업과의 궁합은? 디지털트윈은 제조업 분야에서 다양하게 사용되고 있으며 글로벌 시장에서는 물류기업들도 일부 도입하는 추세이다. 물론 국내에서 적용 레벨이 높지는 않지만 디지털트윈 적용을 한 기업들도 일부 있다. 업계 관계자들에 따르면 현재 국내 물류산업에 적용되어 있는 수준은 3D모델링 이후 센서를 적용해 관련 데이터를 받아들이는 수준으로 예지보수는 가능하지만 관련 실시간 데이터를 통해 시뮬레이션을 실행하기에는 부족한 수준이라고 설명하고 있다. 그렇다면 물류산업에 디지털트윈은 필요한 기술일까? 전문가들은 목적이 명확해진다면 매우 유용하게 적용할 수 있는 기술이라고 판단하고 있다.

물류센터 외에도 다양하게 활용 할 수 있어

아직까지 디지털트윈을 물류산업에 어떻게 적용하는 것이 효과적이라고 이야기 할 수 있는 부분이 명확하지는 않다. 다만 대다수의 관련 전문가들은 디지털트윈은 AI와 마찬가지로 어떤 산업이든 적용 가능하며 효과도 있을 것으로 보고 있다. 그렇다면 물류산업에서는 어떤 형태로 적용을 고려해볼 수 있을까?

우선 관련 전문가들은 물류산업의 가장 대표적인 인프라인 물류센터에서 활용한다면 관련 효과를 얻을 수 있다고 설명한다. 가상화할 공간이 존재하고 물류활동이 복잡해 디지털트윈을 통해 개선할 수 있는 여지가 많다는 설명이다. 우선 디지털트윈은 물류작업에서 발생하는 복잡한 물류 프로세스에 대한 모니터링, 관리, 제어, 최적화가 가능하고 단순화를 통해 작업 효율을 개선할 수 있다. 폴룩스의 이욱재 컨설턴트는 “기존의 물류센터의 레이아웃과 프로세스는 최적이 아닐 수 있고 현획되면 GC 양·적하 스케줄, Marshalling Yard 스케줄을 사전에 시뮬레이션하고 이동수단까지 반영하면 실제 Berth에서의 Vessel 대기 시간을 최소화 시킬 수 있을 것”이라고 설명했다. 이어 그는 “CY운영은 수출입, 재고, CFS, Marshalling등의 운영을 단기·장기적으로 디지털트윈을 사용하여 레이아웃(보관량) 계획을 세울 수 있을 것으로 생각된다”고 활용 방안을 설명했다. 또한 공항, 항만 등의 인프라에도 적용이 가능할 것으로 보고 있다. 씨스존 윤종현 전무는 “공항에서는 디지털트윈 기술을 활용하여 비행기와 여객의 위치를 실시간으로 파악하고 여객과 수하물의 이동 경로를 최적화하여 효율적인 운영을 할 수 있고 항만에서는 선박 운항 정보와 연결하여 물류 과정을 최적화할 수 있을 것”이라고 설명했다.

여기에 특수한 상황을 고려한 디지털트윈의 활용성도 전문가들은 제시하고 있다. 예를 들어 AI를 활용해야 하는데 데이터의 양이 많지 않고 짧은 시간에 수집할 수 없는 경우 디지털트윈이 하나의 대안으로 제시될 수 있다는 설명이다. 특히 현장의 안전과 관련된 부분에서 데이터 수집이 용이하지 않을 경우 디지털트윈의 시뮬레이션을 활용하는 방안이다. 즉 현실세계를 모방한 디지털트윈에서 안전사고가 날 수 있는 상황을 여러번 시뮬레이션해서 데이터를 수집하는 방법이다. 포스코DX의 양원모 기술연구소 디지털트윈팀 리더는 “현실세계를 그대로 옮겨놓은 디지털트윈의 가상세계는 무제한 복사가 가능하고 다양한 시뮬레이션을 통해 짧은 시간에 다양한 데이터를 수집하는 바탕으로 활용할 수도 있다”고 설명했다.


목적 명확하면 효과는 ‘충분’, 준비는?

다양한 방법으로 디지털트윈을 활용할 수 있지만 효율적으로 디지털트윈을 사용하기 위해서 목적성이 명확해야 한다고 전문가들은 조언하고 있다. 디지털트윈은 다양한 기술을 접목해 다양한 형태로 구성되고 활용할 수 있기 때문에 어떤 문제를 정의해서 해결할 것인가를 먼저 고민해야 한다는 설명이다. 씨스존 윤종현 전무는 “디지털트윈을 적용하기 위해서는 각 기업의 인프라의 특성과 운영환경 등을 고려해 무엇이 문제이고 무엇을 디지털트윈을 통해 해결할 것인가를 명확히 한다면 효과는 충분할 것”이라고 강조했다.

하지만 전문가들의 조언과는 별개로 실제 적용을 고려하는 물류기업 입장에서는 들어간 비용과 시간에 대한 편익이 충분치 않다면 적용을 고려하거나 실행하는데 한계가 있다. 하지만 전문가들은 편익이라는 측면에서 보면 디지털트윈은 더 매력적인 기술이라고 설명한다. 디지털트윈은 적용하고자 하는 수준에 따라 시간과 비용의 차이가 크게 나기 때문에 목적을 명확히 한다면 더욱 효과적으로 디지털트윈을 고려할 수 있다는 설명이다. 하지만 문제를 정의하고 목적을 명확히 했다고 적용에 대한 의사결정을 할 수는 없다. 그 외에도 고려해야 하는 부분이 적지 않다.

전문가들은 공통적으로 3D모델링 방식의 선택, 데이터 수집에 대한 의사결정, 보안강화 대책 수립, 시스템간 데이터 전송 및 통신방법 정의, 새로운 기술에 대한 교육, 예산 및 비용 계획 수립이 필요하다고 조언한다. 디지털트윈이 3D모델을 기반으로 하지만 가상세계에서 얼마나 세밀하게 표현하고 어디까지 보여지게 할 것인가는 중요한 문제이다. 데이터의 용량에 대한 문제이기도 하며 비용과 시간을 결정짓는 중요한 포인트이다. 상황과 목적에 따라서는 굳이 3D를 선택하지 않아도 된다. 포스코DX의 양원모 기술연구소 디지털트윈팀 리더는 “디지털트윈을 적용하는 목적에 따라서는 굳이 3D모델링을 선택할 필요는 없다”며 “2D로도 충분히 구현이 가능하고 문제를 해소할 수 있다면 이도 고려해볼 수 있다”고 설명했다. 다음으로는 데이터 수집에 대한 의사결정이 필요하다. 디지털 트윈을 구현하기 위해서는 대량의 데이터를 수집하고 관리해야 한다. 여기서 센서를 활용할지 제어시스템을 적용할지 또는 두 가지 모두를 통해 데이터를 수집할지에 대한 의사결정이 필요하다. 이 구간에서는 디지털트윈으로 해소하고자하는 목적이 명확해야 선택이 가능해진다. 또한 이를 결정할 때 데이터의 정합성과 품질을 보장하기 위한 데이터 품질관리시스템에 대한 고민도 이뤄져야 한다. 즉, 데이터와 알고리즘의 정확성, 신뢰성, 타당성을 보완할 수 있어야 한다는 의미이다. 기업의 운영 상태와 생산성에 관련한 중요한 정보를 포함하고 있는 디지털트윈은 보안에 대한 철저한 대비가 필요하다는 것이 전문가들의 의견이다. 삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 “데이터 보호 및 암호화, 접근 제어, 인증, 권한 관리 시스템 등을 구축하여 보안을 강화해야 한다”고 강조했다. 디지털트윈은 기존 시스템이나 다른 디지털트윈과도 연계가 가능한 만큼 시스템 통합을 위한 적절한 인터페이스와 API 설계도 필요하다. 다시 말해 시스템 간 데이터 전송과 통신방법의 정의도 필요하다는 의미이다. 특히, 디지털트윈은 물리적 시스템과 동일하게 유지보수와 업그레이드가 필요하기 때문에 적절한 유지보수와 업그레이드 전략을 수립하고 실행해야 한다. 또한 디지털트윈은 다양한 기술들을 접목할 수 있다는 점에서 새로운 기술에 대한 교육과 기존 인력의 역량강화, 전문 인력확보에 대한 부분도 사전에 검토되어야 한다. 디지털트윈의 목적이 최적의 의사결정을 지원하는 것이라면 이러한 전문 인력의 확보가 필요하다. 씨스존 윤종현 전무는 “디지털트윈을 활용할 수 있는 IT 지식은 물론 적용하고자 하는 분야에 대한 전문지식을 가진 전문가를 육성해 해결하고자 하는 문제를 진단하고 목표를 정확히 해야 적용 효과를 향상 시킬 수 있다”고 설명했다. 마지막으로 비용에 대한 계획 수립이 필요하다. 디지털트윈은 구현하는 레벨에 따라 비용과 시간의 차이는 있지만 적지 않은 초기 비용이 수반된다. 때문에 이에 대한 계획 수립은 물론 충분한 시간과 예산을 미리 확보해야 한다.

보안·표준화·전문가 양성 위해 정부의 역할 필요

디지털트윈은 제조업을 넘어 다양한 분야에서 활용될 것으로 예상된다. 물류산업에도 디지털트윈의 역할이 기대되고 있는 상황이다. 때문에 디지털 공간에서 발생하는 다양한 문제에 대해 정부의 선제적인 역할이 필요하다고 전문가들은 강조한다.

가장 중요한 문제는 보안이다. 디지털트윈은 많은 양의 데이터를 수집하고 분석하기 때문에 기업의 보안이 필요한 정보를 포함할 수밖에 없다. 때문에 이를 보호하기 위한 제도가 필요하다는 것. 관련 법제도 개선을 통해 정보를 보호하면서 활용할 수 있는 기술적, 제도적 방안 마련이 필요하다는 설명이다. 또한 다양한 기술이 복합적으로 적용되는 디지털트윈의 특성상 기술의 표준화가 필요하다. 이는 디지털트윈을 개발하고 운영하는 과정에서 효율성과 상호운용성을 높여줄 수 있다. 한 관계자는 “새로운 산업기술이 나오면 국가차원의 표준화 작업이 필요하며 이를 통해 혼자 디지털트윈을 구축하기 힘든 기업들에게 유사 업종간 디지털트윈을 구축할 수 있는 환경을 제공할 수 있는 정부의 노력 필요하다”고 설명했다. 여기에 전문가 양성도 필요하다. 디지털트윈을 구현하고 운영하기 위해서는 관련 전문가들이 필요한데 현재는 많이 부족한 상황이다. 업계에서는 디지털트윈을 구현할 수 있는 인력을 개발할 정책과 교육지원 방안 마련이 절실한 상황이다. 업계 관계자는 “디지털트윈은 다양한 분야와 기관에 걸쳐 활용될 수 있는 기술로 정부와 지자체 등에서 산발적으로 추진되는 디지털트윈 사업을 총괄 관리하고 지원할 수 있는 컨트롤 타워와 정책과 표준, 로드맵을 마련하기 위한 위킹그룹 구성이 필요하다”며 “일부 진행중이지만 정부 차원의 지속적인 관심과 지원이 필요한 상황”이라고 전했다. Part 3. 나에게 맞는 디지털트윈은? 디지털트윈이 미래 물류산업에 중요한 기술이 될 것이라는 전망이 나온지 적지 않은 시간이 흘렀다. 하지만 아직까지 현업에 디지털트윈이 적용된 사례는 많지 않다. 디지털트윈의 효용성을 떠나 기술적으로도 완전하지 않았기 때문이다. 하지만 최근 들어 디지털트윈을 구성하는 기술의 고도화로 현업 적용도 고려해 볼 수 있는 시기가 도래하고 있다. 디지털트윈을 제공하는 기업과 그 기업들의 디지털트윈이 가지고 있는 특징을 정리했다. (순서 가나다순)

삼성SDS, 디지털트윈 솔루션 ‘Nexplant SEMS’

삼성 SDS는 디지털트윈 솔루션인 Nexplant SEMS(Smart Equipment Monitoring System)를 제공하고 있다. 이 솔루션은 제조 라인의 다양한 Legacy 시스템을 통해 설비의 상태, 물류 현황 데이터를 수집하는 솔루션이다. 3D 기반의 설비 모델링을 통해 현장과 동일한 통합 모니터링 환경을 제공하는 것으로 장애 발생 시 Notification Pop up과 관제실 내 방송 시스템을 연계하여 즉각적인 상황 전파 기능을 제공한다. Nexplant SEMS는 오라클에서 제공하는 GUI 플랫폼인 JavaFX를 활용하여 3D UI 개발을 진행하고 있으며 자바 객체와 데이터베이스를 연결해주는 프레임 워크인 Hibernate/JDBC 및 기타 RDBMS를 활용해서 데이터를 수집하고 가공 처리하고 있다. Netty라는 자바 기반의 비동기 이벤트 기반 네트워크 프레임워크로 대용량 데이터 분산처리 등을 수행한다. 또한 각종 CCTV 제품과 장애 방송 시스템, 영상 송출 시스템인 Wall Controller는 물론 PLC/PC 연계를 위해 JSON 또는 Rest API프레임 워크를 활용해 설비를 원격제어 하고 있다. 여기에 AR 기술을 활용해서 제조라인의 상태를 실시간으로 확인하고 장애 현황을 즉시 파악, 조치할 수 있도록 원격 협업을 지원 해 다운타임을 최소화하고 생산성을 높일 수 있는 디지털트윈 솔루션이다. 삼성SDS의 엄인섭 제조물류지능화그룹 그룹장은 “이 솔루션은 현장 생산, 물류 설비정보와 실시간 CCTV를 연계하여 모니터링 화면을 구성하고 Video Wall Controller 등을 활용하여 대규모 Display에 표출하며 현장 모니터링뿐만 아니라 현장 원격 제어 기능 등을 통해 통합관제(상황실) 기능을 지원하는 특징을 가지고 있다”며 “인공지능 및 특화 알고리즘을 통해 장비의 가동 상태를 모니터링 및 분석하여 로그 통합 기반 장애 자동 분석 서비스를 제공하고 다양한 Trend 분석 및 보고서를 제공하여 고객은 장비의 가동 상태 및 유지보수 내역 등을 효율적으로 파악할 수 있어 생산성 향상과 비용 절감 효과를 얻을 수 있는 장점이 있다”고 설명했다.

씨스존, 택배터미널 디지털트윈 솔루션 개발 中

씨스존은 한국철도기술연구원이 진행하고 있는 ‘도심공동물류 택배터미널 구축/운영 기술 개발’ 과제에서 디지털트윈 기반 택배터미널 설계 최적화와 운영 최적화 솔루션을 개발하고 있다. 택배터미널의 물류 설비(컨베이터, 소터 등)는 한번 설치하면 비용 등의 문제로 변경이나 재설치가 사실상 어렵다. 때문에 택배터미널 구축 전에 물류 설비 업체의 레이아웃 설계안이 요구하는 처리량을 수용하는지에 대한 검증이 필요하고 동일 처리량을 처리한다면 저비용의 레이아웃 설계를 선택할 필요가 있다. 또한 택배터미널을 구축하기 전에는 시도하기 어려운 실험을 가상의 택배터미널 구축을 통해 실행하고 최적의 결과를 도출해 사용자의 의사결정에 도움을 줄 수 있는 디지털트윈 솔루션을 개발하고 있다. 택배 터미널 설계 최적화는 택배터미널 구축 전에 제시된 레이아웃의 처리량을 검증하거나 사용자가 원하는 목표 처리량을 처리할 수 있는 레이아웃을 구성하여 설계의 기초 자료로 활용할 수 있도록 한다는 목표로 개발을 진행하고 있다. 특히, 설계 최적화 개발은 현실 세계의 대상 택배터미널이 아직 존재하지 않는 상황에서 진행하고 있어 처리량에 영향을 미치는 물리 객체의 속성 데이터 분석과 택배터미널 운영 데이터 분석이 중요한데 분석된 데이터는 시뮬레이션에 필요한 모델을 만드는데 활용하고 있다. 개발 중인 설계 최적화 개발에서 중점을 두는 2가지 요소기술은 모델링 & 시뮬레이션과 가시화 기술로 실제 택배터미널이 없는 상태에서는 가시화가 디지털 트윈에 중요한 요소기술이다. 택배터미널 운영 최적화는 설계 최적화의 결과물을 활용하여 택배 터미널 운영시스템(WMS, OMS, TMS) 및 물류 설비를 제어하는 WCS와 연동하여 운영 상태를 모니터링 할 수 있는 솔루션으로 택배 처리 과정의 병목 구간 등을 파악하여 택배터미널 운영을 최적화할 수 있을 것으로 예상하고 있다. 씨스존 유종현 전무는 “개발중인 디지털트윈 솔루션은 관심대상에 대한 모델을 만들고 이를 실행(시뮬레이션) 하면서 원하는 결과를 도출할 수 있는 모델링 시뮬레이션(M&S) 솔루션을 바탕으로 현실 세계 연결과 데이터 수집에 필요한 센서 및 IoT기술을 적용할 계획”이라고 설명했다.

포스코DX, 디지털 플랫폼 ‘PosTwin’

포스코DX는 디지털트윈에 대한 플랫폼과 구축서비스 모두를 제공하고 있다. 이중 디지털트윈 플랫폼은 PosTwin으로 크게 데이터수집/저장Layer, 시뮬레이션 Layer, 가상화Layer로 구성되어 있다. 데이터수집/저장 Layer에는 데이터를 실시간으로 수집, 처리하는 기술과 빅데이터에 데이터를 저장, 활용하는 기술 등이 제공되며 시뮬레이션Layer는 다양한 시뮬레이션 기술을 활용하여 연계 시뮬레이션을 수행할 수 있는 기술을 제공한다. 가상화Layer에서는 현장데이터를 실시간으로 모니터링 하기 위한 3D 엔진기반 가상화 기술을 제공하고 있다. 포스코DX의 디지털트윈의 특징은 현재 시장에서 제공 되는 대부분의 솔루션을 커버리지 할 수 있다는 점이다. 포스코DX의 양원모 기술연구소 디지털트윈팀 리더는 “일반적으로 기존의 서비스를 하던 솔루션이 갖는 장점을 중심으로 디지털트윈을 서비스를 제공하고 있다”며 “포스코DX는 모든 영역을 커버하고 있으며 상용솔루션은 Pug-In 하는 오픈 인터페이스 체계를 가지고 있다”고 강조했다. 즉, 3D를 주로 수행해왔던 기업은3D 가상화 영역을, 시뮬레이션을 수행해왔던 기업은 시뮬레이션 영역을, 데이터 기반분석/모델링을 수행해왔던 기업은 데이터수집/저장영역을 강조하지만 포스코DX는 필요한 기능을 스스로 개발해 고객맞춤형으로 서비스 구축 가능하다는 것이 장점이다. 양원모 리더는 “디지털트윈은 새로운 Trend의 기술이라기보다, 현재 운영환경을 보다 더 최적화시키기 위한 도구”라며 “디지털트윈에 성공한 기업은 살아남을 것이고 그렇지 못한 기업은 경쟁에서 밀려날 것이다. 디지털트윈이라는 무기를 통해 생산원가는 낮추고, 제품품질과 설비의 효율성은 높이고, 에너지를 절감하는 기업은 보다 지속가능한 기업이 될 것”이라고 설명했다.

LG CNS, 스마트물류플랫폼 내 디지털트윈 구현

LG CNS는 다수의 대형 물류센터, 복합설비 구현센터에 적용된 스마트물류플랫폼 내에서 디지털트윈을 제공하고 있다. 스마트물류플랫폼은 자동화, 정보화, 지능화로 구분되어 있으며 물류 전영역에 걸쳐 최적의 성능을 구현하고 신속하고 안정적인 운영체계를 지원하고 있다. LG CNS의 디지털트윈은 스마트물류플랫폼의 지능화 영역에 포함되어 대쉬보드와 설비 장애에 대한 예지보전을 위해 활용 되고 있다. 디지털트윈을 적용한 대쉬보드는 향상된 가시성을 기반으로 원격제어, 상황파악, 이상감지가 가능해 물류센터 운영 안정성과 효율성을 증가 시킬 수 있도록 구성되어 있다. 대쉬보드를 통해 설비 단위별, 그룹별 원격 제어가 가능해 신속한 설비 제어로 무중단 운영을 구현할 수 있으며 직관적인 이슈 파악을 통해 비숙련자도 신속하게 대응이 가능하도록 구성됐다. 또한 실시간 데이터를 기반으로 리포트를 제공하며 부품별, 설비별 상황 모니터링, 이상구간 위치 표기 및 상태 값을 알람으로 확인할 수 있다. 이와 함께 IoT센서를 통한 설비 상태 데이터를 실시간을 획득, 이상 징후를 사전 예측하여 대응할 수 있는 설비 장애 예지보전 기능은 설비의 센서를 통해 구동부 과부하감지, 분기부 속도 측정, 벨트쏠림감지, 모터 이상감지 등을 모니터링 할 수 있어 불필요한 예방정비 활동이나 소모품 교체를 억제시키고 불필요한 현장 확인을 줄여 물류설비 운영의 효율성 증가는 물론 설비의 셧다운을 막아 물류센터의 무중단 운영을 가능하게 할 수 있는 장점이 있다. LG CNS의 이준호 스마트물류 사업부장은 “물류센터의 예지보전의 경우 예전에 기술적인 문제로 쉽지 않았다”면서 “다양한 기술과 센서를 활용한 디지털트윈이 가능해짐에 따라 물류센터 운영이 중단되지 않도록 할 수 있는 디지털트윈 기술을 제공하고 있다”고 설명했다.