가상현실을 실제 현실과 똑같이 맞추는 게 디지털 트윈의 최종적인 목적이다. 두 세계가 동기화되어 있어서, 가상현실에서 장비를 돌리면 실제 현실에서도 장비가 돌아가야 한다. 디지털 트윈은 실제로 가상현실 속 제품이 현실로 구현된다. ‘2022 스마트제조 대전망 온라인 컨퍼런스’에서 한국 지멘스 디지털 엔터프라이즈 사업부 김태호 부장이 디지털 트윈 기반의 스마트팩토리에 대해 발표한 내용을 정리했다.

4차 산업혁명의 핵심 기술은 디지털 트윈과 가상현실이다. 4차 산업혁명 이전에도 가상현실과 시뮬레이션은 존재했다. 하지만 4차 산업혁명의 그것과는 극명한 차이가 있다. 핵심은 데이터베이스다.이론적으로 설명할 수 없는 알고리즘으로 인해 한계에 부딪힌 인공지능 연구의 돌파구는 저장 매체의 발전이었다. 저장 매체의 발전은 빅데이터를 탄생시켰고, 거대 용량의 데이터를 재가공할 수 있는 인터페이스가 구축됐다. 어린아이가 학습하는 것처럼 반복된 것을 보여주는 방식의 머신러닝이 나왔고, 머신러닝 알고리즘을 기반으로 한 인공지능이 서로 토의를 하며 결론에 도달하는 딥러닝 기술이 나왔다.

얼마나 많은 데이터를 수집해서 2차 가공을 하는지, 이를 통해 현실 세계에 피드백을 줄 수 있는지가 4차 산업혁명의 핵심이다. 위 과정을 건설에 적용하면 스마트시티, 농업에 적용하면 스마트팜, 공장에 적용하면 스마트 팩토리가 된다.

아날로그 신호를 디지털화시키는 데에서 더 나아가, 현실적인 물성을 구현해 똑같은 현실을 하나 더 만들어 낸 것이 디지털 트윈이다. 이렇게 만들어진 디지털 트윈의 가상 세계 안에서 스마트 팩토리를 만들고 솔루션을 디지털화하고 인공지능이 스스로 판단하게 하고, 더 나아가서는 공급망, 탄소배출까지 다 관리할 수 있는 솔루션도 시뮬레이션할 수 있다.

공장의 디지털 트윈을 구축하려면 먼저 공장 안에 있는 모든 기계와 컨트롤러 등 장치들 사이의 연결성이 확보돼야 한다. 이후 클라이언트를 통해 데이터베이스를 수집하고 공정 모니터링 시스템을 적용하면, 공장 자체가 하나의 로봇이 된다. 모니터링 시스템이 두뇌, 나머지 장비들이 손발이다.

연결성을 확보하고 데이터베이스를 받아들이는 인터페이스가 들어오면 다음 문제는 스마트 팩토리를 어떻게 만들고 운용할 거냐이다. 디지털 트윈은 실제로 가상현실 속 제품이 현실로 구현되지 않으면 의미가 없다. 여기서부터 디지털 트윈의 개념이 나온다.

디지털 트윈에서는 제품을 디자인하고 제작 플랜을 짜고 엔지니어링을 하고 생산하고 유지보수를 하는 일률적인 체계가 한 번에 동시다발적으로 일어난다. 따라서 디지털 트윈 안에서는 시간과 공간의 제약이 없이 설계를 하고 플래닝을 하고 실제로 생산까지 시뮬레이션해볼 수 있다.

가상현실을 실제 현실과 99.9% 똑같이 맞추는 게 디지털 트윈의 최종적인 목적이다. 두 세계가 동기화되어 있어서, 가상현실에서 장비를 돌리면 실제 현실에서도 장비가 돌아가야 한다. 중요한 것은 현실 세계에 적절한 피드백을 주는 것이다. 그래픽적으로 핍진한 화면을 구현하는 것은 그다지 중요하지 않다. 가령 물류라인에 트윈 시뮬레이션을 구현한다면, 트윈 속에 구현된 각각의 로봇, 장비, 랙부터 시작해 원가, 에너지 소모량, 탄소 배출량까지 전부 데이터베이스화돼 들어가게 된다. 시뮬레이션으로 먼저 설계 및 운영을 해보고, 이를 토대로 피드백을 받아서 실제 공장을 제작해보면, 거의 동일하게 구현되는 것을 확인할 수 있다.

오토메이션월드 이동재 기자 |