[정보-목요일-반복하기] 디지털 트윈을 통한 지역사회 의사결정 향상

와이카토강
뉴질랜드의 자랑
네 물결은 파란 하늘과 어우러져
네 힘은 전기로 변해
우리에게 빛과 따뜻함을 주네

와이카토강
오랜 역사의 증인
네 물가에는 원주민들의 문화와 전설이 살아있어
네 영혼은 디지털로 재현되어
우리에게 지혜와 가르침을 주네

와이카토강
뉴질랜드의 보물
네 모습은 아름다운 자연과 어울려
네 가치는 재생에너지로 드러나
우리에게 희망과 미래를 주네

미드저니가 그린 와이카토강

뉴질랜드의 와이카토강은 뉴질랜드에서 가장 긴 강으로, 425km의 길이를 가지고 있습니다. 와이카토강은 뉴질랜드의 전력 공급의 약 13%를 담당하는 8개의 수력 발전소가 위치해 있습니다. Mercury NZ는 이러한 수력 발전소를 디지털 트윈 기술을 활용하여 실시간으로 모니터링하고 최적화하고 있습니다. Mercury NZ는 또한 지열, 풍력 발전소도 운영하며, 100% 재생에너지로 전력을 생산하고 있습니다.

위의 노래는 Bing이 Mercury NZ의 디지털 트윈 기술에 영감을 받아, 와이카토강을 노래로 표현한 것입니다.

 

Mercury NZ는 뉴질랜드의 주요 전력 회사 중 하나로, 와이카토강의 수력 발전소를 포함하여 여러 재생에너지 발전소를 운영하고 있습니다. Mercury NZ는 디지털 트윈 기술을 활용하여 발전소의 성능과 안전성을 실시간으로 모니터링하고 최적화하고 있습니다. 디지털 트윈은 현실 세계의 물리적 객체나 시스템을 가상으로 복제하고 연결하는 기술로, 데이터 분석, 시뮬레이션, 예측 등을 통해 의사결정을 지원합니다.

Mercury NZ가 디지털 트윈을 통해 지역사회 의사결정 향상을 지원한 구체적인 내용은 다음과 같습니다.

Mercury NZ는 디지털 트윈을 이용하여 수력 발전소의 수문 관리, 유지 보수, 에너지 수요 예측 등을 효율적으로 수행하고 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 강물의 유량과 수위, 발전기의 상태와 출력, 환경 영향 등을 실시간으로 모니터링하고 분석하여, 수력 발전소의 운영 계획을 최적화하고 위험 요소를 사전에 감지하고 대응할 수 있습니다.
Mercury NZ는 디지털 트윈을 통해 지역사회와 소통하고 협력하고 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 와이카토강의 생태계와 문화유산에 대한 정보를 제공하고, 지역 주민들의 의견과 요구사항을 반영하여, 수력 발전소의 환경 영향 평가와 관리를 개선하고 있습니다. 또한, 디지털 트윈은 교육과 체험 프로그램을 통해 지역사회에 재생에너지에 대한 인식과 관심을 높이고 있습니다.

 

디지털 트윈을 통한 지역사회 의사결정 향상

디지털 트윈이란 물리적인 대상을 소프트웨어로 표현하는 것을 의미합니다. 이는 라이프사이클 전반에 걸쳐 실시간 데이터를 사용하여 업데이트되고, 시뮬레이션, 머신 러닝, 추론을 통해 의사 결정을 돕는 객체 또는 시스템의 가상 표현입니다. 디지털 트윈은 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 제품과 프로세스의 개선, 문제 해결, 협업, 소통 등에 기여할 수 있습니다. 본 글에서는 디지털 트윈을 활용한 국내외의 사례를 소개하고, 디지털 트윈이 지역 사회 의사 결정에 어떤 영향을 미치는지 분석해보겠습니다.

 

1. 디지털 트윈을 활용한 국내외의 사례

(1) 세종시 도시행정 디지털 트윈 프로젝트

세종시-ETRI ‘가상도시’ 통해 스마트시티 구현

출처 : 세종의소리(http://www.sjsori.com)
세종시-ETRI ‘가상도시’ 통해 스마트시티 구현 - 세종의소리 (sjsori.com)

세종시-ETRI ‘가상도시’ 통해 스마트시티 구현 - 세종의소리

세종시의 도시 공간과 인프라, 행정 서비스 등을 디지털로 재현하고, 실시간 데이터를 활용하여 도시 운영과 관리를 최적화하는 것을 목표로 합니다. 디지털 트윈을 통해 세종시는 다음과 같은 점이 개선될 수 있습니다.

• 도시의 상황과 변화를 실시간으로 파악하고 예측할 수 있습니다. 예를 들어, 공영자전거 운영 정책 수립 및 적용을 위해 이용건수, 가입자수, 대여횟수별 회원 분포도, 대여소 시간대별 재배치 수요 분석 등의 데이터를 실시간으로 모니터링하고 분석할 수 있습니다.
• 도시의 문제점을 빠르게 발견하고 해결할 수 있습니다. 예를 들어, 도시 교통체계 개선을 위해 교통량, 교통사고, 교통정보 등의 데이터를 실시간으로 수집하고 처리하여 교통 혼잡도, 교통 안전도, 교통 편의도 등의 지표를 산출하고 문제점을 진단할 수 있습니다.
• 도시의 발전 방향과 정책을 시뮬레이션하고 평가할 수 있습니다. 예를 들어, 스마트 건축물 관리를 위해 건물의 구조와 재료, 기능과 성능, 비용과 일정 등의 데이터를 활용하여 건물의 유지보수와 운영, 재활용 등을 시뮬레이션하고 평가할 수 있습니다.
• 도시의 이해관계자들과 협력하고 소통할 수 있습니다. 예를 들어, 시민이 제안한 정책을 가상공간에서의 실험과 시민투표를 거쳐 실제 도입하는 것도 검토 중입니다. 또한, 3D 모델로 시각화된 디지털 트윈을 통해 시민들이 도시의 상황과 변화를 직관적으로 이해하고 참여하고 공감할 수 있습니다.

 

(2) 밴쿠버 국제공항의 실시간 3D 디지털 트윈

YVR의 디지털 트윈으로 메타버스로 날아가기

Vancouver International Airport 디지털 트윈 | 활용 사례 (unity.com)

• YVR의 디지털 트윈 구축: YVR은 Accelerate Solutions와 협력하여 업계 최초로 실시간 3D 디지털 트윈을 만들었습니다. 이 기술은 공항의 데이터와 시스템을 연결하고, 운영 효율성과 안전성을 높이고, 승객 경험을 개선합니다.
• 디지털 트윈의 기능과 사용 사례: 디지털 트윈은 공항의 3D 모델을 제공하고, 실시간 데이터와 알림을 통합합니다. 이를 통해 YVR 팀은 상황 인식, 정비, 긴급 대응, 탈탄소화 등의 다양한 과제를 해결할 수 있습니다.
• 디지털 트윈의 혁신과 영향: 디지털 트윈은 공항 업계의 판도를 바꾸는 획기적인 기술이며, YVR의 전략의 핵심 요소가 될 것입니다. 또한 YVR은 유니티와 함께 원주민 참여와 리더십을 진전시키기 위해 머스케엄 학습자들에게 Unity 교육 프로그램을 제공합니다.

Vancouver Airport Authority: Unity 활용 사례

 

밴쿠버 국제공항의 실시간 3D 디지털 트윈은 지역 사회 의사 결정에 여러 가지 긍정적인 영향을 미쳤습니다. 예를 들어, 다음과 같은 점들을 들 수 있습니다.

• 디지털 트윈은 공항의 온실가스 배출량을 측정하고, 감소 방안을 제시하여 탄소 중립을 실현하기 위한 노력에 기여했습니다.
• 디지털 트윈은 공항의 운영 효율성과 승객 경험을 개선하기 위해 실시간 데이터를 활용하여 데이터 기반의 의사 결정과 협업을 촉진했습니다.
• 디지털 트윈은 공항의 안전 문제를 신속하게 파악하고, 해결하기 위한 시나리오를 시뮬레이션할 수 있도록 했습니다.
• 디지털 트윈은 공항의 혁신적인 기술로서, 항공 업계의 선도적인 역할을 하고, 미래 일자리를 창출하고, 지역 경제에 활력을 불어넣었습니다.

 

(3) SHoP Architects의 초고층 빌딩 설계 및 시공

SHoP Architects는 뉴욕을 비롯한 여러 도시에서 초고층 빌딩을 설계하고 시공하는 세계적인 건축 회사입니다. SHoP Architects는 Unity와 Meta Quest 2를 활용하여 실시간 3D 디지털 트윈을 구축하고, 이를 통해 설계 협업, 시공 및 건물 운영을 효율적으로 수행합니다.

SHoP Architects의 대표적인 초고층 빌딩 프로젝트로는 다음과 같은 것들이 있습니다.

• 뉴욕 브루클린 타워: 93층, 325m의 높이로 미국에서 가장 높은 주거용 건물입니다. 강구조와 콘크리트 구조를 혼합하여 사용하였으며, 외벽은 스테인리스 스틸과 유리로 마감하였습니다. 실시간 BIM 애플리케이션을 통해 설계와 시공 단계에서 데이터를 공유하고, 문제점을 신속하게 해결하였습니다.
• 뉴욕 111 웨스트 57번가 타워: 91층, 435m의 높이로 세계에서 가장 날씬한 건물입니다. 강구조와 콘크리트 구조를 혼합하여 사용하였으며, 외벽은 청동과 유리로 마감하였습니다. 풍동실험을 통해 진동성능을 평가하고, 진동제어기를 설치하여 풍거동을 완화하였습니다.
• 뉴욕 도미노 파크: 42층, 170m의 높이로 설탕 공장의 유산을 계승하는 복합문화공간입니다. 강구조와 콘크리트 구조를 혼합하여 사용하였으며, 외벽은 벽돌과 유리로 마감하였습니다. 디지털 트윈을 통해 건물의 에너지 소비량과 탄소 배출량을 측정하고, 지속 가능한 환경 조성에 기여하였습니다.

SHoP Architects는 초고층 빌딩의 설계 및 시공에 있어 혁신적인 기술과 창의적인 디자인을 결합하여 독특한 건축물을 만들어내고 있습니다. SHoP Architects의 작품들은 도시의 스카이라인을 장식할 뿐만 아니라, 도시의 문화와 역사를 반영하고, 도시의 생활과 환경을 개선하는 역할을 하고 있습니다.

뉴욕 브루클린 타워

The Brooklyn Tower | SHoP (shoparc.com)

• 브루클린 타워: 뉴욕 브루클린의 93층 높이의 주거용 타워로, 브루클린의 재생을 상징하는 새로운 랜드마크입니다. 타워의 디자인은 시티 뷰티풀 스타일의 은행 건물의 세부사항을 반영하면서도 브루클린의 정신과 위상을 표현합니다.
• 은행 건물 복원: 타워와 인접한 브루클린 다임 세이빙스 은행의 역사적인 내부는 소매 공간으로 복원되어, 브루클린의 두 개의 주요 도로인 플랫부시 애비뉴와 풀턴 스트리트를 연결합니다.
• 증강현실 기술 활용: 건설 과정에서 증강현실(AR) 기술이 광범위하게 사용되어, 미래의 건물을 더 명확하게 시각화하고, 전통적인 프로젝트 문서를 보완하여 효율적으로 구현할 수 있었습니다.

The Brooklyn Tower | SHoP

SHoP Architects의 초고층 빌딩 설계 및 시공은 지역 사회 의사 결정에 다음과 같은 긍정적인 영향을 미쳤습니다.

• SHoP Architects는 Unity와 Meta Quest 2를 활용하여 실시간 3D 디지털 트윈을 구축하고, 이를 통해 설계 협업, 시공 및 건물 운영을 효율적으로 수행했습니다. 디지털 트윈은 건물의 데이터를 실시간으로 모니터링하고, 문제점을 신속하게 해결하고, 최적의 의사 결정을 지원할 수 있습니다.
• SHoP Architects는 초고층 빌딩의 구조와 외피에 혁신적인 기법을 적용하여 건물의 안전성과 내구성을 높였습니다. 예를 들어, 존핵콕센터는 거대한 X자형 대각가새를 연결하는 ‘트러스튜브’ 기법을 사용하여 하중을 균등하게 분배하고, 윌리스타워는 모듈의 묶음을 각 층에서 단절함으로써 다양한 층별 공간 확보가 가능한 ‘묶음 튜브’ 기법을 사용했습니다.
• SHoP Architects는 초고층 빌딩의 에너지 효율성과 환경 친화성을 고려하여 건물의 온실가스 배출량을 줄이고, 지속 가능한 환경 조성에 기여했습니다. 예를 들어, 도미노 파크는 디지털 트윈을 통해 건물의 에너지 소비량과 탄소 배출량을 측정하고, 벽돌과 유리로 마감한 외벽은 설탕 공장의 유산을 계승하는 복합문화공간입니다.
• SHoP Architects는 초고층 빌딩의 혁신적인 기술로서, 항공 업계의 선도적인 역할을 하고, 미래 일자리를 창출하고, 지역 경제에 활력을 불어넣었습니다. SHoP Architects의 작품들은 도시의 스카이라인을 장식할 뿐만 아니라, 도시의 문화와 역사를 반영하고, 도시의 생활과 환경을 개선하는 역할을 하고 있습니다.

 

2. 디지털 트윈이 지역 사회 의사 결정에 어떤 영향을 미치는지 분석

(1) 데이터 기반의 정책 수립과 협업을 촉진

• 데이터는 디지털 신산업의 발전과 사회·경제 문제 해결에 필수적인 요소입니다. 정부는 데이터 기반 과학 정책 결정 체계를 확산하고, 국가 위기 대응을 위한 데이터 협업을 활성화하기 위해 노력하고 있습니다.
• 디지털 트윈은 가상과 현실을 연결하는 기술로, 실시간 데이터를 수집하고 처리하여 지역 사회의 상황과 변화를 정확하게 파악할 수 있습니다. 디지털 트윈은 데이터를 공유하고 분석하여 지역 사회의 문제점과 요구사항을 식별할 수 있으며, 데이터를 활용하여 지역 사회의 발전 방향과 정책을 제안하고 평가할 수 있습니다. 디지털 트윈은 데이터를 기반으로 지역 사회의 이해관계자들과 협력하고 합의할 수 있습니다.
• 디지털 트윈은 다양한 분야에 적용될 수 있습니다. 예를 들어, 도시계획, 교통관리, 재난대응, 환경보호, 에너지효율, 스마트팜 등에서 디지털 트윈을 활용할 수 있습니다. 디지털 트윈은 지역 사회의 현재 상태와 미래 시나리오를 시각화하고 시뮬레이션할 수 있으므로, 정책 수립과 협업에 도움이 될 수 있습니다.

(2) 시뮬레이션과 예측을 통해 문제 해결과 최적화를 지원

• 시뮬레이션은 현실을 모방하는 과정으로, 디지털 트윈은 실시간 데이터를 기반으로 가상의 모델을 만들고, 다양한 조건과 변수를 바꿔가며 실험할 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 교통 흐름, 에너지 소비, 환경 오염 등을 시뮬레이션하여 최적의 해결책을 찾을 수 있습니다.
• 예측은 미래의 상황과 결과를 추정하는 과정으로, 디지털 트윈은 시뮬레이션을 통해 얻은 데이터와 인공지능 기술을 활용하여 미래의 변화와 영향을 예측할 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 기후 변화, 재난 발생, 인구 변동 등을 예측하여 미리 대비할 수 있습니다.
• 시뮬레이션과 예측은 지역 사회의 문제 해결과 최적화에 도움이 될 수 있습니다. 시뮬레이션은 현실의 복잡성과 다양성을 고려하여 다양한 가능성을 탐색할 수 있으며, 예측은 미래의 불확실성과 위험성을 줄여주고 의사 결정에 필요한 정보를 제공할 수 있습니다.

(3) 시각화와 인터랙션을 통해 이해관계자와의 소통을 강화

• 시각화는 복잡하고 방대한 데이터를 쉽게 이해하고 해석할 수 있도록 도와주는 기술입니다. 디지털 트윈은 현실 세계의 객체를 3D 모델로 재현하고, 실시간 데이터와 시뮬레이션을 결합하여 지역 사회의 상황과 변화를 직관적으로 보여줍니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 도시의 교통, 에너지, 환경 등을 다양한 각도와 스케일로 시각화하여 문제점과 개선점을 파악할 수 있습니다.
• 인터랙션은 사용자가 시각화된 데이터와 상호작용할 수 있도록 도와주는 기술입니다. 디지털 트윀은 시각화된 3D 모델에 인터랙션할 수 있어서 지역 사회의 정보와 경험을 쉽게 접근하고 탐색할 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 사용자가 가상의 공간에서 원하는 시나리오를 만들고, 그 결과를 실시간으로 확인하고, 피드백을 받을 수 있습니다.
• 시각화와 인터랙션은 지역 사회의 이해관계자들과 소통하고 참여하고 공감할 수 있도록 도와줍니다. 디지털 트윈은 다양한 분야와 관점의 이해관계자들이 공동으로 가상의 공간에 접속하고, 서로의 의견과 정보를 공유하고, 합의를 이끌어낼 수 있습니다. 예를 들어, 디지털 트윈은 도시계획자, 건축가, 주민, 정부 등이 함께 도시의 미래 모습을 시뮬레이션하고, 그 영향과 가치를 평가하고, 최적의 방안을 선택할 수 있습니다.

디지털 트윈은 물리적인 대상을 소프트웨어로 표현하는 기술로, 실시간 데이터와 시뮬레이션, 시각화와 인터랙션을 결합하여 지역 사회의 의사 결정을 향상시킬 수 있습니다. 디지털 트윈은 데이터 기반의 정책 수립과 협업을 촉진하고, 문제 해결과 최적화를 지원하고, 이해관계자와의 소통을 강화합니다. 디지털 트윈은 세종시, 밴쿠버 국제공항, SHoP Architects 등의 사례에서 보여주듯이 다양한 분야에서 활용될 수 있습니다.

하지만 디지털 트윈에도 한계와 개선 방향이 있습니다. 디지털 트윈은 실제 대상과 완벽하게 일치하지 않으며, 데이터의 정확도와 신뢰도에 영향을 받습니다. 디지털 트윈은 데이터의 보안과 개인정보보호, 윤리적인 사용 등의 문제에 직면할 수 있습니다. 디지털 트윈은 기술의 발전과 표준화, 법적인 규제, 사회적인 수용 등의 조건에 의존합니다. 따라서 디지털 트윈을 지역 사회 의사 결정에 적용할 때는 이러한 한계와 개선 방향을 고려해야 합니다.

본 글에서는 디지털 트윈이란 무엇인지 소개하고, 디지털 트윈을 활용한 국내외의 사례를 소개하고, 디지털 트윈이 지역 사회 의사 결정에 어떤 영향을 미치는지 분석해보았습니다. 본 글의 목적은 디지털 트윈에 대한 이해를 돕고, 디지털 트윈의 장점과 한계를 인식하고, 디지털 트윈의 활용 가능성과 방향성을 제시하는 것입니다.