4차 산업혁명 시대에 접어들며, 기업 및 정부 기관들은 경쟁력을 갖추고 더 뛰어난 역량 확보를 위해 비즈니스 트랜스포메이션에 집중하고 있습니다. 특히 디지털 기술을 비즈니스 영역에 통합시켜 제조부터 고객 서비스까지 다양한 방면에서 진행되는 디지털 혁신이 주목받고 있는데요, 이 중에서도 현실의 객체 및 시스템을 가상으로 구현하는 ‘디지털 트윈’을 알아보고자 합니다.

‘디지털 트윈’이란, 실제 물리적 형상을 3D 가상 모델로 구현하는 혁신 기술로서 현실 세계의 데이터를 디지털 환경에서 모니터링하여 최적으로 제어하는 기술입니다. 글로벌 IT 컨설팅 기관인 가트너(Gartner)는 디지털 트윈 모델을 ‘현실 세계에 존재하는 실제 개체 또는 시스템의 디지털 복제본’으로 정의하고 있습니다. 

(그림-1: 디지털 트윈)

위 이미지(그림-1)와 같이 공장에서 실시간으로 일어나고 있는 제조 공정 프로세스를 가상 세계에 시뮬레이션하면 관리자나 엔지니어가 실제 현장에 있지 않더라도 새로운 장비 도입, 장비 배치, 또는 다양한 조작 변수를 적용해 보면서 최적의 효과를 도출하고, 효율적인 제조 라인을 운영할 수 있습니다.

(그림-2: 디지털 트윈의 속성)

• 디지털 트윈 장점

글로벌 시장 규모가 2021년에 74억 8천만 달러로 평가되고 있는 디지털 트윈, 어떤 장점이 있어 급성장하고 있는 것일까요? 아래 표(표-1 참조)에 디지털 트윈이 제공하는 장점을 5가지로 정리해보겠습니다.

(표-1: 디지털 트윈 장점)

• Beyond Digital Twin, ‘버추얼 트윈’은 무엇인가요?

(그림-3: 다쏘시스템 버추얼 트윈 익스피리언스)

이처럼 다양한 장점을 가진 디지털 트윈보다 더 진화된 기술이 있다는 것, 알고 계셨나요? 디지털 트윈을 넘어 등장한 혁신 기술, 바로 ‘버추얼 트윈’입니다. 

다쏘시스템의 버추얼 트윈은 지금 현실에 존재하고 있는 제품 그 자체뿐만 아니라, 제품을 둘러싼 상황과 경험 그리고 제품의 이력과 진화의 과정까지 담고 있는 디지털 복제품입니다. 이러한 특성을 활용해 버추얼 트윈을 타임머신처럼 활용할 수 있는데요. 미래를 보는 것처럼 제품이나 장비, 공장이 세상에 존재하기 이전 개발단계에서부터 버추얼 트윈을 구현하여 목적하는 동작, 성능, 품질을 사전에 예측하고 테스트해 볼 수 있습니다. 때로는 시간을 거슬러 현상을 재현하고 시뮬레이션해 보면서 문제의 근본 원인과 해결방안을 빠르게 찾아낼 수도 있어 생산성 및 품질을 획기적으로 향상시키고 변화에 대한 탄력성을 증대하는 동시에 지속 가능한 비즈니스 혁신을 이끌어 갈 수 있습니다.

또한 버추얼 트윈은 제품이나 공장 등 현실 세계를 시뮬레이션 하는 것에 그치지 않고, 제품 아이디어, 디자인, 설계, 제작 등 제품의 전 과정의 라이프사이클에 따라 함께 발전하는 통합 매개체입니다. 다양한 부서의 모든 과정이 하나의 플랫폼으로 구현되기 때문에 디지털 사일로를 극복하고, 부서간 협업 강화와 통합적 의사결정을 이끌어 냅니다.

• 버추얼 트윈 적용 사례

버추얼 트윈이 적용될 수 있는 분야는 분자부터 지구까지 한계가 없습니다. 현실에 존재하는 어떠한 물체든 가상으로 동일하게 재현이 가능하기 때문에 설계자, 엔지니어, 기업은 버추얼 트윈의 잠재력을 활용하여 다양한 방면에서 개발 프로세스를 혁신하고 있습니다.

1. 제조 산업

현재 제조 산업은 ‘지속가능성’에 가장 가까이 직면해 있는 산업 중 하나입니다. 미국 환경보호청(EPA)은 지속 가능한 제조(Sustainable manufacturing)를 ‘에너지와 천연자원을 절약함과 동시에 환경적 악영향을 최소화하는 경제적인 제조 방식’으로 정의하며, 다양한 제조 기업에 대한 지속 가능한 경영 전환을 촉구하고 있습니다. 빠르게 변화하고 있는 제조 산업에서 다쏘시스템의 버추얼 트윈 기술을 도입하여 지속 가능 경영을 실천하고 있는 다양한 국내외 기업 사례에 대해 알아보겠습니다.

	전 세계 해운업계는 ‘탄소 배출 제로화’를 목표로 1세기 말까지 해운 업계의 온실가스 배출을 단계적으로 감축하여 완전한 저감을 추진하고 있습니다. 이에 지속 가능 경영을 주도하고 있는 현대중공업 엔진기계사업부는 설계부터 제조까지 관리가 가능한 ​​​​버추얼 트윈 기술을 활용하기 위해 3DEXPERIENCE 플랫폼을 도입했습니다. 단일 통합 환경 내에서 작업하는 엔지니어들은 애플리케이션 간 전환과 데이터를 변환하는 데 시간을 할애하지 않아도 되어 기술 혁신을 달성하고, 새로운 엔진 설계 과제에 집중할 수 있게 되었습니다. ▶현대중공업 사례 자세히 보기
	태림산업은 자동차 조향 장치의 핵심부품을 제조하는 강소기업입니다. 빠르게 변화하는 제조 환경에서 가장 확실하게 대응할 수 있는 기술인 다쏘시스템의 버추얼 트윈으로 다양한 시나리오를 시뮬레이션해 보고 최적의 방법을 모색할 수 있었습니다. 또한 버추얼 트윈을 통해 가상 환경에서 제조 공정에서의 필요 설비 배치, 투입 인원수 등 모든 변수를 예상함으로써 올바른 의사결정을 도출할 수 있었습니다. ▶태림산업 사례 자세히 보기
	전기·수소차, 자율주행, UAM 등과 같은 신개념 모빌리티 제품을 어떻게 남들보다 빠르게 시장에 출시할 수 있을까요? 바로 버추얼 트윈이 이를 가능하게 하는 열쇠입니다. 전기차 스타트업인 NIO는 버추얼 트윈 기술로 간소화된 개발 프로세스와 원활한 협업을 통해 전기자동차 혁신을 이끌면서 5출시 기간을 혁신적으로 단축하여 단 3년 만에 ES8 모델을 출시했습니다. ▶NIO 사례 자세히 보기

(표-2: 버추얼 트윈 도입 국내외 사례)

2. 인프라/도시

버추얼 트윈은 제품에 국한된 이야기가 아닙니다. 우리가 살고 있는 이 도시를 가상 세계에서 버추얼 시티로 구현하여 도시의 지속 가능성을 개선합니다.

	건설 관리 솔루션의 시각화를 위해 가상현실(VR) 공간을 마련한 종합 건축 서비스 회사 포스코A&C는 기존 건설 산업의 한계에 도전하고 있습니다. 포스코A&C은 버추얼 트윈 기술을 이용한 3DEXPERIENCE 플랫폼을 기반으로 디지털 협업 플랫폼인 Smart CM Platform®을 개발했습니다. Smart CM Platform®은 3D 모델링, 시뮬레이션, VR 기능, 설계 변경 등과 같은 실제 작업에 사용되는 디지털 협업 플랫폼으로서 버추얼 트윈 기술을 통해 건설 프로젝트 관리를 최적화하고, 생산성을 향상시킴과 동시에 비용을 절감할 수 있었습니다. ▶포스코A&C 사례 자세히 보기
	다쏘시스템은 Arup과 함께 홍콩의 스마트 시티 청사진의 일환으로 프로젝트 공동 진행자 공통 공간 데이터 인프라(CSDI)를 구축했습니다. 시민들의 삶의 질을 개선 목표로 시작된 버추얼 홍콩 프로젝트는 버추얼 트윈 기술을 통해 지상 뿐 아니라 지하 공간까지 모델링하여 도시 운영을 최적화하며, 걷기 좋은 거리 시뮬레이션과 같이 시민 경험 중심의 도시를 구현였습니다. ▶버추얼 홍콩 프로젝트 자세히 보기

(표-3: 인프라/도시-버추얼 트윈 사례)

3. 생명과학/헬스케어

버추얼 트윈은 아주 섬세한 분야까지 확장되고 있습니다. 바로 인체의 버추얼 트윈입니다. 다쏘시스템 생명과학/헬스케어 분야팀은 리빙 하트(Living Heart), 리빙 브레인(Living Brain), 리빙 렁(Living Lung)과 같이 다양한 장기에 버추얼 트윈을 도입하여 의료기술의 혁신적 발전을 이끌고 있으며, 개인형 맞춤 의료를 실현할 수 있도록 기여하고 있습니다.

	리빙하트(Living Heart) 프로젝트는 다쏘시스템 생명과학부의 시니어 디렉터인 스티브 레빈(Steve Levine)의 자녀가 선천성 심장 질환을 지닌 채 태어나면서 시작됐습니다. 버추얼 트윈 기술로 구현된 리빙하트는 매우 정밀하고 개인화된 가상 심장으로서 연구/의료 전문가들이 기존 물리적인 방법으로 불가능했던 심장 반응을 시각화하고 가상 테스트할 수 있도록 지원합니다.  ▶리빙하트 프로젝트 자세히 보기
	2019년 갑작스레 찾아온 코로나19에 다쏘시스템은 버추얼 트윈과 시뮬레이션을 단일 플랫폼으로 통합해 사용함으로써 병원 내부에서 공기를 통한 감염 위험을 더욱 정확하게 파악하고, 이러한 위험을 완화할 수 있는 방법을 모색하였습니다. 병원 환경을 가상 세계로 구현한 PRISMES 플랫폼에서는 일반 병동과 중환자실 내부의 관기 수준과 감영 위험성에 대한 데이터를 바탕으로 바이러스 전파력에 대한 조치를 취할 수 있습니다. ▶프리즘 프로젝트 자세히 보기

(표-4: 생명과학/헬스케어-버추얼 트윈 사례)

• 버추얼 트윈이 이끄는 지속 가능한 미래

앞서 살펴본 사례에서도 알 수 있듯 버추얼 트윈이 적용될 수 있는 분야는 무궁무진합니다. 버추얼 트윈은 실제 세계에서 존재하지 않는 물체도 가상 세계에서 미리 설계하여 시뮬레이션이 가능하기 때문에 ‘지속 가능한 미래’를 이끄는 주요 혁신 기술입니다. 즉, 버추얼 트윈을 통해서라면 지구에 존재하는 모든 산업 분야의 지속 가능한 혁신을 주도할 수 있습니다.

(영상-1: 다쏘시스템 – 버추얼 트윈 익스피리언스를 통한 지속가능성 달성)

이제 지속 가능경영은 어느 산업 분야든 적용되는 필수 경영 패러다임입니다. 2021년, Accenture와 다쏘시스템의 공동 백서에 따르면, 건설 및 도시, 소비재, 운송 및 모빌리티, 하이테크, 생명과학 등 5개의 산업 분야에서 버추얼 트윈 적용은 기업의 입장에서 1년 기준, ‘3조 7천억 달러’의 경제적 가치와 ‘5.2Gt CO2030e’ 배출량 감소라는 획기적인 이점을 누릴 수 있도록 지원한다고 밝혔습니다. 버추얼 트윈과 데이터 사이언스를 활용한다면, 제품의 실물 테스트를 대체에 따른 탄소 배출량을 감소, 친환경 물질의 발견을 통한 소재 개발, 나아가 제조나 운송과정의 탄소 배출과 자원 소비를 최소화하는 비즈니스로 전환할 수 있습니다.