미래의 도시 - 디지털 트윈, 전주시

안녕하세요, wscode 루카스입니다. 오늘의 기술은 디지털 트윈입니다. 

배경설명

최근, 전 세계적으로 기후변화로 인해 이전과는 전혀 다른 기후패턴을 맞이하고 있습니다. 그 단적인 예로 한국의 경우, 북극의 한파로 인한 극한의 추위 및 폭우가 발생하였습니다. 아울러 인접국가인 중국의 경우에도 1961년 이래 최악의 가뭄과 폭염을 기록과 동시에 같은 해에 기록적인 강수로 풍수해 피해까지 겪고 있습니다. 

이와 같은 풍수해와 같은 재해방지를 위해서는 피해빈도가 높은 지역에 관측기구를 설치하여 관측하는 점관측 또는 지점관측방법을 활용하여 실시간으로 모니터링할 수 있습니다. 하지만, 이는 특정 지점에서 관측된 값이다 보니 그 주변지역의 대표한다고 말하기에는 비약이 있습니다. 이해를 돕기 위해 예시를 들어보겠습니다. 대전의 은행동의 강수 확인하기 위해 강우계를 설치하였습니다. 이 강우계를 통해서 은행동 전체의 강우값을 대표한다고 판단할 수 있을까요?

위성을 활용한 원격탐사(출처:AON)

이러한 한계점을 보완하는 방법인 원격탐사입니다. 원격탐사 방법 중 위성은 광범위한 지역을 실시간으로 모니터링이 가능케 합니다. 그 외에도 기상학자들은 기상 전구모델을 통해서 기후변화를 예측함으로써, 기후변화 예측도 가능하도록 하였습니다.

원격탐사는 일반적으로 위성이나 항공기에서 멀리 떨어진 지구 표면, 대기 및 기타 천체에 대한 데이터를 수집하는 기술입니다.

종류는 다음과 같습니다. 

• 항공 사진: 항공기 또는 무인 항공기에서 지구 표면의 이미지를 촬영
• 위성 이미징: 지구 궤도를 도는 위성에서 데이터를 수집하고 센서를 사용하여 이미지 및 기타 유형의 데이터를 획득
• 레이더 이미징: 레이더 파를 사용하여 구름 덮개를 통과하고 밤이나 악천후 조건에서도 지구 표면의 이미지를 촬영
• 다중 스펙트럼: 전자기 스펙트럼의 여러 대역에서 데이터를 수집하여 지구 표면의 상세한 이미지와 지도 생성
• 초분광: 훨씬 더 좁은 전자기 스펙트럼 대역에서 데이터를 수집하여 지구 표면의 특정 물질과 특징을 식별하는 데 사용할 수 있는 매우 상세한 이미지와 지도 생성
• Lidar: 레이저 광을 사용하여 거리를 측정하고 지구 표면과 초목의 고해상도 지도 생성

하지만, 오늘 소개할 기술은 이와는 조금은 다른 양상입니다.

디지털 트윈? 디지털 쌍둥이?

미래의 디지털 트윈사회, 자율형 도시의 모습 (출처 : ETRI)

삽화된 그림을 보면, 디지털 트윈이란 기술이 무엇인지 감이 오실 겁니다. 어원에서도 알 수 있듯이 컴퓨터에서 현실 속 사물 또는 도시를 쌍둥이(twin, 트윈)와 같이 만들어, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션함으로써 결과를 미리 예측하는 기술입니다. 이는 제조업 뿐만 아니라 다양한 산업 및 사회문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있습니다.

디지털 트윈은 물리적 데이터를 예측 알고리즘과 결함여 물체 또는 시스템이 다른 조건에 어떻게 작동할 것인지에 대한 통찰력을 제공하며, 이는 센서 및 기타 연결된 장치를 사용하여 물리적 세계에 대한 데이터를 수집하고 분석을 위해 디지털 트윈에 제공하므로 사물 인터넷(IoT)과 밀접한 관련이 있습니다. 더 나아가 AI(인공지능)까지 접목되면 그 적용범위가 확대가 될 것으로 사료됩니다.

적용가능한 범위

디지털 트윈 기술을 채택한 여러 산업 및 사용 사례가 있습니다.

• 제조: 생산 라인의 성능을 모델링 및 시뮬레이션하고, 병목 현상을 식별하고, 프로세스를 최적화
• 의료: 인체를 모델링 및 시뮬레이션하고 질병 발생을 예측하며 환자 결과를 개선
• 운송: 차량 성능을 모델링 및 시뮬레이션하고 연비를 최적화하며 운전 경험을 향상
• 에너지: 전력 그리드를 모델링 및 시뮬레이션하고 에너지 수요를 예측 및 그리드 안정성 개선
• 건물: 건물 시스템을 모델링 및 시뮬레이션하고 에너지 사용을 최적화

국내에도 디지털 트윈 적용사례가 있나?

현재 전주시에는 도시를 관리 및 미래를 예측하는 플랫폼을 적용하고 있다고 합니다.
만약 해당 솔루션이 긍정적이라면, 추후 서울, 대전, 대구, 부산 등으로 확대되며 결국에는 전 세계로 디지털 트윈을 통해 의사결정지원하는 날이 머지않았다고 생각이 듭니다.

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Reference

1. 디지털트윈기술 :https://www.daliworks.net/insights-blog/what-is-digital-twin/
2. 중국의 자연재해와 지구온난화 :http://www.dailychina.co.kr/4636
3. 우주공간이 아닌 디지털 공간에 도시를 통째로 복붙 해버린 전주시 : https://youtu.be/k34 EzOZnNSA
   
4. 위성사진 출처 : https://theonebrief.com/everyday-satellites-are-changing-life-on-earth/
   

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