디지털 트윈과 산업용 메타버스 트렌드   영화 매트릭스가 개봉된 지 20년이 더 지난 2020년대에 이러한 가상 세상은 영화가 아닌 실제 산업 현장에서 구현되어 산업 혁신을 주도하고 있다. 바로 ‘디지털 트윈 (Digital Twin)’이다 이 글에서는 디지털 트윈의 의미와 제조 산업 특히 로봇 기반 자동화에서 디지털 트윈이 어떻게 제조현장을 혁신하는지 실증 사례를 기반으로 소개한다.   장영재 교수 / 카이스트  “헬기를 몰 줄 알아요?” 남자 요원이 동행한 여자 요원에게 물었다. “아니요. 아직은요. 잠시만 기다리세요.” 그리고 즉시 여자 요원은 무전로 본부에 연락해, 헬기 시뮬레이션 교육프로그램을 업로드 해달라 본부에 요청했다. 본부에서는 즉시 시뮬레이션 교육프로그램을 가속으로 돌려 헬기 조정 능력을 여자 요원의 머리에 업로드하였다. 여자요원은 불과 몇 초 사이에 수백시간 걸릴 헬기훈련을 마친 베터랑 헬기 조정사 능력을 가지게 되었다. 그리고 여자 요원은 외쳤다. “빨리 헬기를 몰고 도망칩시다!” 그리고 여자 요원은 능숙한 솜씨로 헬기를 몰고 남자요원과 함께 탈출한다. 1999년 개봉된 영화 매트릭스의 한 장면이다. 가상의 세상과 실제 세상을 오가며 과연 무엇이 진실이며 실제 (real)이란 무엇일까란 질문을 던지는 매우 철학적인 영화다 .  영화 매트릭스가 개봉된 지 20년이 더 지난 2020년대에 이러한 가상 세상은 영화가 아닌 실제 산업 현장에서 구현되어 산업 혁신을 주도하고 있다. 바로 ‘디지털 트윈 (Digital Twin)’이다. 본 특집에서는 디지털 트윈의 의미와 제조 산업 특히 로봇 기반 자동화에서 디지털 트윈이 어떻게 제조현장을 혁신하는지 실증 사례를 기반으로 소개한다.   1. 시뮬레이션과 디지털 트윈의 차이 우리나라 과학기술정보 통신부에서는 디지털 트윈을 다음과 같이 정의하고 있다.  “가상세계에서 실제 사물의 물리적 특징을 동일하게 반영한 쌍둥이 (Twin)을 3D 모델로 구현하고 제 사물과 실시간으로 동기화 및 시뮬레이션을 통해 관제, 분석, 예측 등 현실의 의사결정에 활용하는 기술” 그러나 이러한 정의만으로는 구체적으로 디지털 트윈을 파악하기에 모호하다. 시뮬레이션과 디지털 트윈의 차이가 무엇인지, 실시간 동기화가 왜 필요한지, 관제, 분석, 예측은 이미 다양한 방식으로도 가능한데 디지털 트윈이 제공하는 또 다른 가치가 있는지 설명이 부족하다. 최근 디지털 트윈 관련 이슈가 많다 보니 기업들도 앞 다투어 디지털 트윈을 기술을 확보했다는 등의 보도자료를 통해 기술 홍보를 하기도 한다. 이런 대부분은 공장의 가공 로봇이 움직임을 실시간 3D 애니메이션으로 구현해서 실제 로봇의 움직임을 컴퓨터에 시연하는 정도다. 그러나 이러한 시연을 보면 대부분 사람들의 반응은 “이것으로 무엇을 하지요?” “굳이 거액을 들여 실물의 움직임을 컴퓨터 그래픽으로 그대로 보여줄 필요 있나요? 그저 CCTV 하나 설치하면 컴퓨터에서 영상으로 볼 수 있는 것을 굳이 컴퓨터 그래픽 3D영상으로 구현할 필요가 있나요?” 등의 반응이다. 그렇다면 우선 시뮬레이션과 디지털 트윈의 차이가 무엇일까? 2. 디지털 트윈이 과연 무엇인가?   시뮬레이션은 가상의 시나리오를 기반으로 그 결과를 재현해 보는 것을 의미한다. 내가 A란 결정을 했을 때 그 결과가 어떻게 나올지를 유추해 보는 것이 시뮬레이션이다. 우리가 일반적으로 잘 알고 있는 시뮬레이션이 컴퓨터 시뮬레이션이다. 즉 컴퓨터가 구현한 상황에서 특정 의사결정에 대해 그 결과를 컴퓨터를 통해 산출하는 것이다. 컴퓨터 시뮬레이션 활용의 대표적인 예가 워 게임 (War Game)이다. 군에서는 전략전술 교본이나 전술, 그리고 무기 체계 설계를 할 때 컴퓨터를 통한 시뮬레이션을 활용한다. 평가나 실험을 위해 실제 전투나 전쟁을 치를 수 없기에 컴퓨터를 통해 가상의 적군과 전투를 하며 훈련을 하거나 전술 평가에 활용한다. 실제 컴퓨터 시뮬레이션 활용에 대한 연구가 가장 활발히 이뤄지는 분야가 국방 시뮬레이션 분야인 이유다.  우리 일상 생활에서도 이러한 시뮬레이션이 실제 많이 활용된다. 대표적인 예가 바로 자동차 네비게이션이다. 10년전 네비게이션을 떠올리면 전형적인 시뮬레이션 장비라 할 수 있다. 목적지를 입력하면 내 위치에서 목적지까지 수많은 대안 경로 중 최적 경로를 제안해 준다 . 그러나 당시 네비게이션은 실시간 교통정보를 경로 탐색에 담지 않았다. 그러다 보니 출퇴근 교통혼잡이나 사고로 인한 교통 체증과 같은 상황에서도 일반 상황과 동일한 이동경로 시간 산출과 경로를 제시하는 한계가 있었다. 최근 자동차 네비게이션이나 스마트폰 차량 맵은 실시간 교통정보를 포함해 다양한 대안 경로를 제시한다. 즉 실시간 GPS 정보를 통해 내 차량의 위치는 클라우드의 컴퓨터로 전송이 되고 또한 다양한 교통정보를 기반으로 실시간으로 대안경로를 찾고 도착시간을 지속해서 업데이트 한다. 그리고 내차의 이동 경로와 교통 상황은 사용자가 직관적으로 파악할 수 있도록 컴퓨터 그래픽으로 전달된다. 즉 실시간 교통정보를 기반으로 지속적인 업데이트된 경로를 제공하는 스마트폰 네비 앱이 디지털 트윈의 가장 대표적인 사례다. 학문에서는 디지털 트윈의 조건을 아래로 정의한다. 1. 실물과 가상의 시스템이 거의 실시간 (near real-time)으로 연동되어야 한다. 2. 다양한 상황의 시나리오를 검토하고 대안을 제시할 수 있어야 한다. 3. 사용자의 의사결정을 지원하며 사용자가 쉽게 의사결정 상황을 직관적으로 파악할 수 있는 인터페이스를 제공해야 한다.   스마트폰 네비는 위 조건을 모두 만족한다. 실시간으로 차량의 위치가 GPS로 전송되고 교통정보도 활용한다는 점에서 1번 조건을 만족하며, 다양한 대안경로를 검토함으로 2번 조건을 만족하며, 사용자의 최적경로를 제안하며 이러한 경로를 그래픽으로 전달하는 방식으로 3번 조건을 만족한다. 즉 스마트폰 네비가 우리 생활의 디지털 트윈이라 할 수 있다. 이런 의미를 보면 굳이 디지털 트윈이 현실과 매우 흡사한 고퀄리티 네비를 제공해 줄 의무는 없고 3D그래픽을 제공하는 것도 조건은 아니다. 사람의 의사결정을 직관적으로 지원해 줄 수 있는 정도면 기능이 충분하다 할 수 있다. 3. 로봇 기반 제조 운영에서의 디지털 트윈   이러한 디지털 트윈 활용의 가장 대표적인 예가 제조 물류 자동화 시스템 설계 및 운영이다. 최근 제조 시스템의 가장 큰 변화 중의 하나는 컨베이어 벨트가 없는 자동화(Beltless Automation)로 표현되는 군집 로봇 기반 물류 자동화다. 1916년 포드 T모델이 컨베이어 방식으로 생산되며 제조 자동화 혁명을 가져왔다. 이후 컨베이어 벨트 기반 물류 자동화는 공장 자동화의 표준 생산이 되었다. 그러나 이러한 컨베이어 방식은 단일 품종 대량 생산에는 적합하지만 다품종 소량 생산과 같은 현대 소비 시장의 욕구를 충족하는 데는 한계가 있다. 차량 모델이 바뀔 때 마다 공장을 세우고 컨베이어 벨트와 설비 위치를 재 조정해야 하는 등 상당한 재투자가 필요하다. 카이스트 산업 및 시스템 공학과 졸업생들이 2020년에 창업하여 카이스트 및 네이버가 투자한 다임리서치는 디지털 트윈 기술을 기반으로 AGV나 ARM의 이동을 관제하고 제어하는 솔루션을 개발하여 LG전자뿐만 아닌 국내 반도체 및 2차전지 기업에 공급하고 있다.      상세 내용은 PDF로 제공됩니다.    

오토폼엔지니어링이 올리비에 르퇴르트르(Olivier Leteurtre) CEO의 방한과 함께 한국 시장을 위한 기술 협력과 인재 양성 전략을 발표했다. 이번 전략은 국내 고객과의 디지털 협업을 확대하고, 지역 기반 산학협력을 통해 디지털 금형 생태계를 구축하는 데 중점을 두고 있다. 르퇴르트르 CEO는 “제조업의 미래는 디지털 협업 생태계 위에서 결정된다. 오토폼은 금형 산업의 복잡한 공정과 데이터를 정밀하게 연결해, 더 이상 ‘경험’이 아닌 ‘데이터’로 예측하고 판단하는 환경을 만들어가고 있다”면서, “특히 한국은 자동차 산업의 글로벌 중심지이자, 디지털 제조 혁신이 가장 빠르게 진화하는 시장으로, 이 전환의 최전선에 서 있다. 오토폼은 이곳에서 디지털 트윈과 시뮬레이션을 통해 제조 방식의 새로운 기준을 제시하고, 산업의 미래를 주도해 나가겠다”고 밝혔다.     오토폼은 국내 주요 자동차 및 전자 산업의 OEM 기업과 협력하며 금형 설계, 시뮬레이션, 공정 최적화 등 다양한 디지털 전환 프로젝트를 전개하고 있다고 소개했다. 특히 ‘디지털 프로세스 트윈’을 구현함으로써 설계 초기부터 품질을 예측하고 리스크 줄이는 시스템을 현실화해 불량률을 줄이며, 실제 제조 현장에서의 리드타임 단축과 생산성 향상에 기여하고 있다. 이 같은 기술은 ESG 경영 요구에 대응하는 스마트 제조 구현에도 핵심 역할을 하고 있다는 것이 오토폼의 설명이다. 또한 오토폼은 국내 제조업 밸류체인 전반의 디지털 역량 강화를 위해, 중소 협력업체 지원에도 적극 나서고 있다고 밝혔다. 경일대학교 내에 설립 예정인 ‘디지털 트라이아웃 랩(Digital Tryout Lab)’은 고가의 소프트웨어나 전문 인력 없이도 시뮬레이션 기반 공정 해석을 적용할 수 있도록 돕는 기술 거점으로, 기존에 디지털 전환에서 소외됐던 2차·3차 벤더의 실질적 변화와 기술 내재화를 지원한다. 이 센터는 아진산업 등과 연계해 실무 중심의 시범 프로젝트를 수행하고 있으며, 향후 다양한 협력사들이 활용할 수 있는 공동 인프라로 확대될 예정이다. 오토폼은 기술 지원과 더불어 인재 양성 측면에서도 산학 협력을 강화하고 있다. 오토폼은 경북기계공업고등학교와 디지털 금형 분야 인재 양성을 위한 업무협약(MOU)을 체결하고, 지역 기반의 실무형 교육 생태계 조성에 나선다고 전했다. 이번 협약은 교내 실습과 인턴십, 산업 현장과의 채용 연계를 포함한 통합형 프로그램으로 구성되며, 디지털 제조 환경에 특화된 현장 맞춤형 기술 인재를 체계적으로 육성하는 데 초점을 맞추고 있다. 이외에도 오토폼은 국립창원대학교에 600억 원 규모의 소프트웨어를 3년간 기증해 ‘글로컬 산업기술거점센터’를 설립하고, 지역 기업과 연계한 실무 교육 및 취업 연계 프로그램을 운영하고 있으며, 성균관대학교와는 복합재료 기반의 공동 연구와 실무형 교육을 통해 차세대 제조 인재를 양성하고 있다. 오토폼엔지니어링코리아의 조영빈 대표는 “디지털 전환은 더 이상 대기업만의 과제가 아니며, 금형 산업의 디지털화는 선택이 아닌 생존의 문제다. 오토폼은 중소 협력사를 포함한 밸류체인 전반을 디지털 협업 구조로 연결해, 제조 생태계 전체의 경쟁력을 함께 끌어올리고자 한다”면서, “기술은 나눌 때 그 가치가 배가되고, 사람은 연결될 때 성장한다고 믿는다. 특히 기술과 인재를 지역 현장에서 직접 연결하는 산학협력 모델을 통해, 지속 가능한 산업 성장의 토대를 함께 만들어가겠다”라고 전했다.

스노우플레이크는 자사의 ‘제조 산업을 위한 AI 데이터 클라우드(AI Data Cloud for Manufacturing)’가 자동차 산업에 특화된 설루션을 중심으로 확장하며 높은 성장세를 보이고 있다고 발표했다. 스노우플레이크에 따르면, 2023년 4월을 기준으로 2년간 전 세계 제조 산업군에서 데이터 애플리케이션 및 협업을 위해 스노우플레이크의 플랫폼을 도입한 비율은 416% 증가했고, 데이터 분석을 위해서는 185%, 고급 예측 모델링 및 AI 앱과 같은 데이터 사이언스 목적으로는 188% 늘었다.  이와 같은 제조업체의 데이터 기반 비즈니스 인사이트 확보에 대한 높은 수요에 따라, 스노우플레이크는 AI 데이터 클라우드를 자동차 산업의 특수한 요구사항을 충족할 수 있도록 정밀하게 조정하며 글로벌 제조업체의 디지털 전환 및 AI 혁신을 뒷받침하고 있다고 전했다. 커넥티드 및 소프트웨어 정의 차량(Software Defined Vehicle : SDV), 자율주행, 전기차, 인더스트리 4.0 등 자동차 산업 트렌드에 맞춰 스노우플레이크는 데이터 공유 및 AI 지원 기능으로 완성차 제조업체(OEM), 부품업체, 유통 및 서비스업체 전반의 협업과 생산 공정을 최적화하고 있다.     특히 스노우플레이크를 활용하는 자동차 관련 기업은 차량 설계부터 생산, 서비스, 보증에 이르는 전체 라이프사이클 데이터를 통합하고 사일로를 제거할 수 있게 된다. 이를 통해 운영 효율을 높이고 고객 경험을 향상시킨다. 또한 스노우플레이크 아키텍처로 SDV와 자율주행차에서 생성되는 방대한 커넥티드 데이터를 안정적으로 활용하고 확장할 수도 있다. 누적된 데이터는 스노우플레이크 마켓플레이스에서 판매할 수 있어 신규 수익원이 되기도 한다. 스노우플레이크 데이터 플랫폼은 조직 전반에서 AI·ML 기능을 손쉽게 활용할 수 있도록 해, 예측 모델 개발시간을 단축하고 차량 설계 및 유지보수의 새로운 패러다임을 주도할 수 있다. 공급망 전반의 실시간 가시성도 제공한다. 수요 예측의 정확도를 높이고 재고 관리와 비용 효율성을 높여 데이터 기반의 의사결정을 현실화할 수 있다. 스노우플레이크의 팀 롱(Tim Long) 제조 산업 부문 글로벌 총괄은 “커넥티드 및 자율주행 등 최신 차량은 방대한 데이터를 생성하고 있으며, 자동차 업계는 이를 효과적으로 처리하면서도 신뢰할 수 있는 AI 설루션이 필요해졌다”면서, “스노우플레이크의 자동차 산업 설루션은 제조 전문성을 바탕으로 자동차 기업이 데이터를 통합하고 커넥티드 차량 개발 계획을 확장하며, 시장 변화에 빠르게 대응할 수 있도록 지원한다”고 말했다. 지멘스와 같은 글로벌 기술 및 제조 기업은 스노우플레이크를 활용해 AI와 고급 분석으로 전사적 운영을 혁신하는 동시에 엄격한 보안 및 거버넌스 기준을 유지하고 있다. 전 세계 주요 완성차 제조업체(OEM)의 약 80%가 스노우플레이크 플랫폼을 활용 중이며, 닛산, 카맥스(CarMax), 콕스 오토모티브(Cox Automotive), 펜스케 로지스틱스(Penske Logistics) 등은 실시간 커넥티드 차량의 인사이트와 안전한 데이터 협업으로 운영 효율을 높이고 있다. 스노우플레이크는 이외에도 액센츄어, 아마존웹서비스, 딜로이트, EY 등 글로벌 파트너와 함께 자동차 산업에 특화된 AI 및 데이터 설루션을 확장하고 있으며, 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 블루욘더(Blue Yonder), 랜딩AI(LandingAI), 멘딕스(Mendix), 시그마(Sigma) 등 다양한 파트너사가 스노우플레이크 플랫폼에서 SDV 개발, AI 기반 품질 관리, 공급망 최적화 등 전문 설루션을 개발하며 생태계를 확장하고 있다고 밝혔다.

AutoForm Car Body Planner   개발 : AutoForm, www.autoform.com 자료 제공 : AutoForm, 02-6332-1150, www.autoform.com/kr   AutoForm(오토폼)은 제품 설계부터 차체 조립에 이르기까지 전체 개발 프로세스 체인의 디지털화를 지원하는 통합 플랫폼을 제공한다. 특히, 디지털화 노력이 상대적으로 미진했던 차체 구매 부문의 견적 및 비용 산출 프로세스의 투명성을 확보하기 위해 ‘AutoForm CarBody Planner’를 도입하여 구매 프로세스의 디지털화를 추진하고 있다. 이는 ESG 경영과 맞물려 고객사로부터 큰 주목을 받고 있다. 또한, ESG 경영을 위한 디지털 트랜스포메이션을 통해 지속 가능한 경영을 실현하고, 환경적, 사회적, 거버넌스 측면에서의 책임을 다하기 위해 노력하고 있다. 1. 주요 특징  자동차 차체 개발 프로세스에서 초기 제품 설계 후, OEM 협력사의 구매 부서가 CBP를 통해 자동으로 수율을 검토한다. 이를 통해 빠른 대응과 OEM의 입찰 원가인 수율 보고서 작성이 간소화된다. 또한, OEM 구매 부서는 차종별 수율 이력 관리를 통해 효율성을 높이고, 협력사의 작업 시간을 단축하며, 입찰 정보 계산의 디지털화를 통해 경험에 의한 편차를 줄일 수 있다. 2. 주요 기능 ■ 웹사이트 기반에서 차체 전체 입력 및 각 제품의3D확인 가능 ■ 제품의 소제 및 정보를 차제 제품 입력과 동시에 적용 가능 ■ AutoForm Simulation 기반의 전체 제품 자동 수율 계산   3. 도입 효과 OEM 구매팀의 입찰 결정 시 정합성 확보로 신뢰성이 높아지며, 자동 수율 검토 덕분에 빠르고 효율적인 대응이 가능하다. 입찰 정보 계산의 디지털화로 경험에 의한 편차가 제거되고, 협력사의 업무 효율성 증대와 작업 시간 단축으로 생산성이 향상된다. 마지막으로, 클라우드 기반의 협업 공간 제공으로 부서 간 원활한 협업이 가능하다. 이러한 특징과 효과를 통해 AutoForm의 디지털 트랜스포메이션은 구매 프로세스의 혁신을 이끌고, ESG 경영을 실현하는데 큰 기여를 하고 있다. 4. 주요 고객 사이트 오토폼은 전 세계 50여 개국, 1,000여 개 회사에서 3,500명 이상의 사용자가 주요 엔지니어링 및 제조 공정을 위해 신뢰하고 있다. 주요 고객은 자동차 및 기타 OEM, 금형 및 스탬핑 업체, 철강 및 알루미늄 공급업체이며, 항공 우주 산업뿐만 아니라 의료, 가전 및 백색 가전 산업으로도 점점 더 진출하고 있다.     상세 내용은 <디지털 트윈 가이드>에서 확인할 수 있습니다. 상세 내용 보러가기

주요 디지털 트윈 소프트웨어 디지털 트윈 모델 생성 및 배포 솔루션, Ansys Twin Builder 개발 : Ansys, www.ansys.com 자료 제공 : Ansys Korea, 02-6009-0500, www.ansys.com   Ansys Twin Builder는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 활용하여 실제 물리 시스템을 가상 환경에서 시뮬레이션하고 최적화할 수 있는 솔루션이다. 멀티피직스 시뮬레이션 기술을 기반으로 물리 모델과 실시간 센서 데이터를 결합하여 예측 유지보수 및 성능 최적화를 지원한다. 제조, 자동차, 항공우주, 전자, 에너지, 의료 등 다양한 산업에서 활용된다.   1. 주요 특징 (1) Physics 기반의 디지털 트윈 구축 IoT 데이터 및 시뮬레이션 모델을 결합하여 정밀한 디지털 트윈 모델 생성 (2) 실시간 시뮬레이션 및 예측 유지보수 지원  센서 데이터를 활용하여 장비의 고장 가능성 예측 및 유지보수 최적화 (3) 멀티피직스 통합 분석  전자기, 유체, 구조, 열 해석을 통합하여 복잡한 시스템 성능 분석 가능 (4) AI 및 머신러닝 연계 가능  OptiSLang을 활용한 AI 기반 최적화 및 데이터 분석 지원 (5) IoT 및 클라우드 플랫폼과 연계  AWS, Microsoft Azure, PTC ThingWorx 등 다양한 IoT 플랫폼과의 호환성 제공 2. 주요 기능 (1) 디지털 트윈 생성 및 실행  시뮬레이션 모델을 물리 데이터와 연결하여 실시간 가상 시뮬레이션 수행 (2) Model-Based Systems Engineering(MBSE) 지원  시스템 레벨 설계를 위한 MBSE 기반 시뮬레이션 제공 (3) 고급 시뮬레이션 및 자동화  MATLAB, Simulink, FMI 모델과 통합 가능하여 복잡한 시스템 해석 (4) PLM 및 데이터 관리 통합  Siemens Teamcenter, PTC Windchill 등 주요 PLM 시스템과 연계하여 제품 수명주기 관리 지원 (5) Predictive Maintenance 기능 내장  실시간 데이터 분석을 통해 유지보수 전략 개선 3. 도입 효과 ■ 설비 가동률 향상: 디지털 트윈을 활용한 사전 예측 유지보수로 시스템 다운타임 감소 ■ 제품 개발 기간 단축: 프로토타입 제작 없이 가상 환경에서 제품 설계 검증 가능 ■ 운영 비용 절감: 최적화된 유지보수 전략을 통해 운영 및 유지보수 비용 절감 ■ 설계 품질 향상: 실제 운영 데이터를 기반으로 제품 설계 개선 및 성능 최적화 4. 주요 고객 사이트 ■ 제조업: 두산 그룹, POSCO  ■ 자동차: 현대자동차그룹, LS Automotive Technologies, HL Mando ■ 항공우주: Korea Aerospace Industries (KAI), Hanwha Aerospace ■ 반도체/전자: Samsung Electronics, SK Hynix, LG Electronics, Samsung Electro-Mechanics, Samsung Display, LG Display, LG Innotek, LX Semicon ■ 에너지: LG Energy Solution, SK On, Samsung SDI, Hyundai Electric & Energy Systems, Doosan Enerbility, Hanwha Solutions   상세 내용은 <디지털 트윈 가이드>에서 확인할 수 있습니다. 상세 내용 보러가기