디지털 트윈이란 무엇인가?

디지털 트윈은 자동차, 다리, 건물과 같은 물리적 자산 또는 환경을 디지털 방식으로 재현하는 것을 말한다. 일반 정적인 데이터 모델과는 다르게, 디지털 트윈은 AI, 기계학습(machine learning), IoT 기술을 이용하여 실시간으로 데이터를 교환하고 반영한다. 디지털 트윈은 이러한 시뮬레이션을 통해, 문제가 발생하기 전에 미리 예방하거나 대응하고 새로운 기회를 탐색하며 계획할 수 있다.

디지털 트윈은 왜 떠오르는가?


1. 자산, 인프라 관리 목적

건축물에 디지털 트윈을 적용하면 시뮬레이션을 통해 변화를 미리 확인할 수 있다. 그래서 불확실성을 최소화하고 위험을 더 잘 관리할 수 있게 된다. 또한 모든 관계자(계약자, 공급업체, 투자자, 건물소유주, 거주자)들이 건축물에 대한 정보를 쉽게 파악하고 활용할 수 있다.

디지털 트윈은 신축만 가능한 것이 아니라 기존 건물이나, 더 나아가 인프라에도 적용할 수 있다. 디지털 트윈을 보다 광범위한 도시; 인프라 시스템에 적용할 경우 단순히 건축물 관리 뿐만 아니라 전반적인 도시, 사회를 지속 가능하고 빠르게 대응하는 스마트체계를 구축할 수 있다.

2. 메타버스 구현 목적

디지털 트윈의 또 다른 목적은 실제 건축물과 도시를 메타버스 내 구현하여 가상공간에서 체험할 수 있도록 하기 위함이다. 최근 팬데믹으로 인해 메타버스에 대한 관심이 크게 증가했고 랜선 여행 등 현실에서 어려운 여행 경험을 위해 메타버스 내에서 실제 여행지나 도시를 구현하여 가상 공간에서 여행을 즐길 수 있도록 하는 다양한 방식이 이루어지고 있다.

메타버스에 실제 도시를 디지털로 구현한 후, 실제 도시에 대한 데이터를 실시간으로 가상 공간에 반영할 수도 있다. 이를 통해 가상공간에 구현한 도시와 실제 도시의 차이가 없어 이용자는 실제 여행에 가까운 경험을 즐길 수 있다.

Case Study - 디지털 트윈을 활용한 도시들

중국 상하이 : 디지털 트윈을 통한 도시 관리

중국 기업 51World는 상하이와 싱가포르의 디지털 트윈을 만들었다. 이 프로젝트는 건물, 교통 시스템, 가로경관 등의 설계와 운영에 혁명을 일으킬 것이라는 비전을 갖고 진행됐다. 디지털 트윈이 표준 3D 모델과 다른 점은 실시간 데이터 스트림에 연결되어 실제 쌍둥이처럼 함께 발전할 수 있다는 것이다. 즉, 실제 현장에서 발생하는 상황을 정확하게 분석할 수 있을 뿐 아니라 향후 성능을 테스트하고 발생 가능한 위험을 평가할 수 있다. 이를 통해 효율성 향상, 환경 영향 완화, 비용 절감 등의 기회를 창출할 수 있다.

뉴질랜드 웰링턴 : 실시간 도시 교통정보 파악

뉴질랜드 웰링턴 시는 도시의 교통 정보를 파악하고 활용하기 위해 디지털 트윈을 적용했다. 차량뿐만 아니라 자전거, 항공 교통까지 도시에서 이루어지는 모든 교통 데이터를 수집하여 도시의 교통량을 파악하는데 사용했다.

자전거 센서 데이터를 비롯해 대중교통과 도로 차량 정보, 주차장 정보와 항공 정보까지 도시의 모든 교통 수단에 대한 데이터를 수집하고 반영하여 교통 시스템을 원활하게 관리하는데 활용하였다. 웰링턴 시는 디지털 트윈 적용이 성공적으로 진전되면 추후 도시 건축분야까지 확장시켜 나갈 계획이다.

핀란드 헬싱키 : 가상의 도시공간 체험

가상공간에 실제 도시를 완벽히 복제하여 가상공간에서도 현실의 도시를 경험할 수 있다. 시각화 스튜디오 Zoan은 언리얼 엔진을 활용하여 핀란드의 수도 헬싱키를 가상공간에 재현하는 프로젝트를 진행했다. 조안의 창립자이자 CEO인 미카 로센달(Miikka Rosendahl)은 “언리얼 엔진을 사용하면 애니메이션, 이미지, VR, 360도 투어를 만들 수 있어 다양한 종류의 콘텐츠를 제공할 수 있다.”고 밝혔다. 시각화한 가상도시에 디지털 트윈 실험을 더해 사람들의 움직임이나 사물 인터넷(IoT) 센서의 데이터 같은 리얼타임 데이터와의 상호작용에 활용할 수 있다.

디지털 트윈의 4가지 이점

디지털 트윈은 단기 및 장기 이점을 모두 제공한다. 단기적 이점으로는 운영에 중점을 두고 비용을 낮추고 위험과 불확실성을 줄이며 효율성을 극대화할 수 있는 단일 정보 소스를 제공한다는 점을 들 수 있고, 장기적 이점으로는 자산의 수명 주기를 통해 BIM(Building Information Model, 가상으로 시설물을 모델링 하는 과정)의 가치를 확장한다는 점을 들 수 있다.

1. 소유자 입장: 더 현명한 결정, 더 높은 ROI

디지털 트윈을 통해 건축물 소유자는 자산에 대한 모니터링 및 관리가 용이하고 이를 통해 자산의 가치를 최대한 활용할 수 있다.디지털 트윈은 건축물의 계획, 설계 단계에서부터 디지털 데이터를 활용하여 건축물을 최대한으로 활용하고 다양한 위험을 관리할 수 있다. 이를 통해 설계단계부터 더 나은 결정을 도모할 수 있으며 건축물의 수명 주기를 더 늘릴 수도 있다.

2. 관리자 입장: 보다 원활한 운영, 더 쉬운 유지 관리

관리자는 실시간으로 반영되는 데이터를 통해 자산을 모니터링하고 신속하게 대응할 수 있다. 디지털 트윈을 통해 위험을 관리하고, 실시간 모니터링을 통해 유지 관리 작업에 효율성을 극대화할 수 있다. 또한 자재 및 노동 주기를 예측하여 폐기물을 줄이고 안전성을 높일 수도 있다. 기존 아날로그 방식에 비해 유지 보수에 있어 정확성과 효율성 모두를 확보할 수 있다.

3. AEC 회사 입장: 더 높은 가치로 더 많은 비즈니스 창출

AEC(Architecture, Engineering, Construction - 건축, 엔지니어링, 건설) 기업들은 디지털 트윈을 통해 고객에게 더 나은 서비스와 가치를 제공할 수 있어 매출증대 및 성장이 가능해진다. 데이터를 디지털로 공유할 수 있어 소유자에게 더 많은 기회를 제공할 수 있고 계획 및 설계 과정에서 운영 시스템에 연결된 디지털 자산을 통해 소유자와 협의하는데도 활용할 수 있다. AEC기업이 소유자와 사전에 협의하는 과정을 통해 우선 순위와 목표를 설정할 수 있어 투자를 극대화할 수 있다.

4. 장기적 가치

디지털 트윈이 AEC에서 탄력을 받으면서 설계자와 소유자는 자산의 성능과 더 큰 계획에 대해 장기적인 전략을 세울 수 있다. 미래에 디지털 트윈은 지구의 급격한 인구 증가, 천연 자원 감소, 차기 팬데믹에 이르기까지 전 세계적인 문제에 더 탄력적으로 대처할 수 있는 도시 기반을 형성할 수 있다.

디지털 트윈의 미래

IoT 기술의 채택으로 디지털 트윈 시장은 한층 더 성장하고 있다. ‘Markets and Research’에 따르면, 2026년까지 IoT 플랫폼은 최대 91%까지 디지털 트윈 기능을 제공하고 2028년에 이르면 디지털 트윈 기능은 IoT 애플리케이션 구현의 표준이 될 것이라고 한다.

이러한 전망에 따라 이미 선진적인 도시들이 디지털 트윈에 적극적으로 투자하고 있다. 스마트 시티의 디지털 트윈 지원 솔루션 시장 규모는 2026년에 이르면 37억 7천만 달러에 도달할 것으로 추정된다. 그리고 ABI Research에 따르면, 2025년이면 500개 이상의 스마트 시티 디지털 트윈이 가동될 것이라고 한다.

물론 디지털 트윈을 활용한 스마트 생태계 구축에는 시간이 걸릴 것으로 보인다. 다만 미래 지향적인 기업은 이미 해당 모델 계획에 착수할 방법을 모색하고 있으며 기업과 도시가 협업하여 디지털 혁신을 통해 모범적인 사례들이 늘어날 것으로 전망된다.