현실세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상세계에 구현하는 ‘디지털 트윈(Digital twin)’ 기술이 시공분야에서도 주목 받고 있다.

디지털 트윈 기술을 시공분야에 적용해 시설물의 효율적 운영과 안정적인 유지보수를 도모할 수 있기 때문이다.

또한 하자관리나 화재 예방 등의 안전관리에도 디지털 트윈 기술을 효과적으로 활용할 수 있을 것으로 기대되고 있다.

■방대한 정보 수집…정확도 높아져

디지털 트윈은 말 그대로 디지털 복제본(쌍둥이)을 뜻한다. 가상공간에 실제와 동일한 물체를 만들어 다양한 모의시험(시뮬레이션)을 통해 검증하는 게 기술의 핵심이다.

예를 들어, 항공기 운항에 영향을 미치는 다양한 있는 환경정보를 바탕으로 디지털 복제본을 만들면 항공기 운항 도중 발생할 수 있는 비상상황을 미리 파악하고 기기 고장도 예방할 수 있다.

디지털 트윈은 2000년대 들어 제조업 분야에 도입되기 시작해 최근에는 적용범위가 여러 산업영역으로 점차 넓어지고 있다.

인공지능(AI) 기술과 증강(AR)·가상현실(VR) 기술의 발전은 디지털 트윈 기술 고도화의 촉매제 역할을 하고 있다.

이에 더해 3차원 설계 프로그램을 사용하고 사물인터넷(IoT)을 바탕으로 방대한 양의 정보를 수집할 수 있게 되면서 디지털 트윈의 정확도가 높아지고 있다.

디지털 트윈은 사람과 사물 등이 공간정보를 기반으로 서로 촘촘히 연결되는 것에서 출발한다. 이 같은 초연결 기술을 통해 현실세계를 가상세계에 동일하게 구현할 수 있다.

또한 실제현상 및 실시간데이터에 대한 수집·연계·분석을 통해 현실의 도시문제 해결에 대한 해법을 찾을 수 있다.

■스마트시티 시범도시에도 적용

기본적으로, 디지털 트윈 기술을 활용하면 가상세계에서 현실세계의 장비와 시스템 등의 상태를 모니터링하고 유지·보수 시점을 미리 파악해 개선할 수 있다.

같은 맥락에서, 디지털 트윈을 시공분야에 적용하면 시설물의 성능을 예측하고 효과적인 유지·보수방안을 마련할 수 있다.

디지털 트윈은 ‘건설정보모델링(BIM)’ 기술과도 깊은 연관을 맺고 있다.

BIM(Building Information Modeling)은 건축설계를 2차원에서 3차원으로 전환하고 공정·수량 등에 관한 건축물 정보를 통합적으로 활용하는 기술과 프로세스를 말한다.

BIM은 건축물 설계와 시공과정에서 거쳐야 하는 제반업무에 대한 시각화를 통해 업무의 효율성을 높이는 데 초점을 맞추고 있다.

이에 반해 디지털 트윈은 건축물 준공 후 효율적인 운영과 유지보수에 주안점을 둔다.

두 기술의 토대가 되는 IoT와 빅데이터, AI 등의 급속한 발전에 따라 기술 간 영역과 성능의 경계는 점차 희미해지고 있다.

디지털 트윈 기술이 스마트 시티와 친환경 도로 건설에 폭넓게 적용되고 있는 점도 주목할 만하다.

먼저, 정부는 세종 5-1 생활권과 부산 에코델타시티에 조성되는 스마트시티 시범도시에 디지털 트윈 기술을 적극 활용하고 있다.

디지털 트윈을 도시의 상황 변화에 따라 신속하게, 지속적으로 업데이트함으로써 실제 공간과 사이버 공간의 연계성을 극대화하겠다는 전략이다.

이와 함께 정부는 오는 2030년까지 디지털 트윈 기술을 적용해 실제와 동일한 가상 도로망을 구현할 방침이다.

더불어 IoT 센서를 활용해 가상도로에 도로상태 표출기술을 개발함으로써 현장 점검 없이도 컴퓨터 앞에서 도로를 24시간 점검할 수 있는 체계를 갖추기로 했다.

■LH, ‘디지털트윈’ 구축사업 본격화

한국토지주택공사(LH)도 디지털 트윈 기술 활용에 속도를 내고 있다.

LH는 최근 효율적 도시계획과 개발 프로세스 혁신을 위해 ‘LH형 스마트시티 디지털트윈’ 구축에 착수했다.

LH는 3기신도시 등 도시개발 정책사업 확대에 따라 계획 단계에서 도시와 건축을 아우르는 입체적 분석 및 시뮬레이션을 통해 최적의 계획안을 도출하는 ‘LH형 디지털트윈’ 1단계 구축사업을 추진하고 있다.

3기 신도시 도시계획에 적용할 1단계 사업이 완성되면 가상모델 기반의 다양한 사전분석을 통해 효율적 도시계획 수립을 지원할 수 있게 된다.

아울러 향후 사업 확장에 따라 개발과정에서 발생할 수 있는 각종 안전사고 방지와 효율적인 공사 관리도 가능할 것으로 예상된다.

이번 사업에는 ‘IoT 연계 디지털트윈 플랫폼’ 기술이 시범적용 된다.

LH는 스마트시티의 중요 요구사항인 ‘실시간 상황 인지’를 충족하기 위해 지난 4월 공간정보 국제표준기구인 OGC(Open Geospatial Consortium)와 기술개발을 공동 주관했다. 아울러 해외 7개국 전문기관과 협업해 기술의 완성도를 높였다.

‘IoT 연계 디지털트윈 플랫폼’ 기술은 3차원 실내외 도시모델과 실시간 IoT 센서를 통합한 것이 특징이다.

이 기술은 미세먼지 및 실내점유자 모니터링 등 시민들이 원하는 정보를 3D 기반으로 체감할 수 있는 다양한 도시서비스를 제공한다.

해당기술 개발에 참여한 부산대 이기준 교수는 “IoT 연계 디지털트윈 플랫폼은 앞으로 디지털트윈을 기반으로 하는 스마트시티 구축사업에 중요한 국제적 표준이 될 것”이라며 “기술적 핵심을 LH가 확보했다는 점에서 주목할 만하다”라고 밝혔다.

LH는 후속사업을 통해 도시계획과 설계, 건설, 관리운영단계 등 도시의 성장과정에 따라 단계적으로 의사결정 지원 솔루션을 확장·고도화함으로써 향후 모든 사업지구로 확대 적용할 계획이다. 아울러 이 같은 입체 가상도시와 플랫폼 기술을 민간에도 개방·공유하기로 했다.

한병홍 LH 스마트도시본부장은 “LH가 국내외 디지털트윈 기술을 주도적으로 이끌어가고, 관련기술과 산업 육성해 세계에 수출하는 등 디지털뉴딜의 마중물 역할을 다하겠다”라고 밝혔다.

이민규 기자 다른기사 보기