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"유지보수 비용 25% 절감"··· 인프라 산업의 '디지털 트윈' 사용 사례

2022.08.18 Nicholas D. Evans  |  CIO
물리적 영역과 디지털 영역의 가교 구실을 하는 ‘디지털 트윈(Digital twins)’이 물리적 객체, 프로세스, 시스템의 가상 표현을 제공하기 위해 과거 및 실시간 데이터와 머신러닝 모델을 어떻게 활용하는지 소개한다.

벤틀리 시스템즈(Bentley Systems)의 소프트웨어 개발자 키스 벤틀리는 ‘디지털 트윈’을 “개인용 컴퓨터 이후 물리적 인프라 산업에 IT 가치가 기여할 수 있는 가장 큰 기회”라면서, “이는 다양한 산업에서 활용되고 있으며, 유지관리에 관한 인사이트 및 제조 공급망을 최적화하는 방법을 제공한다”라고 말했다. 

마켓스앤마켓스닷컴(MarketsAndMarkets.com) 보고서에 따르면 2026년까지 전 세계 디지털 트윈 시장의 규모는 미화 482억 달러에 달할 것으로 예상되며, 건축·엔지니어링·건설(AEC) 산업이 핵심 성장 동력으로 꼽혔다. 여기서는 디지털 트윈이 인프라 산업의 현 상태를 어떻게 변혁하고 있는지 그리고 인프라 및 AEC 기업의 IT 리더가 이를 활용해야 할 이유를 살펴본다. 
 
ⓒGetty Images Bank

비즈니스 모델 재구성
AEC 업계는 수십 년 동안 ‘캐드(CAD; Computer-Aided Design)’ 그리고 (최근에는) ‘빔(BIM; Building Information Modeling)’ 소프트웨어를 사용하여 프로젝트별로 2D 및 3D 결과물을 만들었다. 이 업계는 이제 새로운 비즈니스 모델, 산업 생태계, 더욱더 협력적인 작업 방식으로 나아가는 통합 도구 및 산업 클라우드 제품으로 이동하고 있다. 

아울러 디지털 트윈의 사용 증가로 AEC 기업들이 고객을 위해 인프라 디지털 트윈을 관리하고 유지보수하는 새로운 수익 창출 기회도 열리고 있다. 

이러한 새 비즈니스 모델은 인프라 산업을 혁신하고, (이 업계가 새로운 작업 방식에 적응함에 따라) 기회를 재구성하고 있다. 디지털 트윈은 다양한 플랫폼 모델이 음악, 책, 소매, 긱 이코노미 서비스 등에서 한 작업을 인프라 공간에서 수행할 가능성이 높다.

클라우드 기반의 플랫폼 비즈니스 모델 덕분에 핵심 디지털 트윈 모델을 중심으로 한 운영 및 유지보수 서비스, 시각화, 협업, 물리적 및 사이버 보안, 데이터 애널리틱스 및 AI 기반 예방 유지보수 등 부가가치 디지털 서비스의 가능성이 열릴 전망이다.

또 인프라 개발자는 디지털 트윈 공급업체, 서비스 제공업체의 주변 생태계와 협력하여 물리적 자산 판매뿐만 아니라 디지털 트윈 모델을 통한 지속적인 디지털 서비스 프로비저닝이라는 이점을 누릴 수 있다. 시간이 지남에 따라 이러한 구독 기반 서비스는 상당한 추가 수익을 창출할 수 있다. 예를 들어 10만 평방 피트의 부동산 프로젝트는 디지털 트윈 관련 서비스로 5년 동안 1백만 달러의 추가 수익을 올릴 수 있으며, 자산 평생 가치의 약 80%가 운영에서 실현된다.

디지털 트윈의 사용 사례와 ROI
디지털 트윈 사용 사례는 많은 영역을 포괄하지만 가장 큰 영역은 인프라가 효율적이고 탄력적이며 지속 가능하도록 지원하는 것이다. 전 세계 탄소 배출량의 70%가 인프라 계획, 설계, 구축 또는 운영 방식과 어느 정도 관련돼 있다는 점에서 디지털 트윈을 사용하면 실시간 의사결정을 위한 가시성과 통찰력을 얻을 수 있다. 

앞서 언급한 10만 평방 피트 건물의 연간 유지보수 비용이 20만 달러라고 해보자. 여기서 디지털 트윈은 해당 비용의 25%를 절약하는 한편 환경, 보안, 사용 편의성 측면(회의실 예약, 공간 활용 분석, 프로세스 가시성 등)에서 16만 달러의 부가가치를 창출할 수도 있다.

또 다른 사용 사례는 작업자 안전과 관련돼 있다. 예를 들어 교량 검사관은 여전히 밧줄에 매달려 작업하는 경우가 많다. 이때 3D 디지털 트윈 조립에 사용되는 사진 측량을 캡처하는 마남(Manam)과 같은 드론 기반 교량 검사를 활용하면 검사 과정의 대부분을 사무실로 옮길 수 있다. 

이는 시간을 절약하고, 부상 위험을 크게 줄일 수 있다. 미국의 각 주에는 검사해야 할 수만 개의 다리가 있기 때문에 주 교통부의 ROI는 매우 중요하다. 교량 검사관은 여전히 도구를 가지고 현장에 나가야 하지만 3D 모델은 신속한 육안 검사, 상세한 분석 및 AI 감지 결함을 위한 추가 기술을 제공한다.

아울러 보안 관점에서 캐피탈 원 아레나(Capital One Arena)의 디지털 트윈은 ‘지능형 빌딩 센서 제품군’을 위한 시험장 역할을 하여, 응급 상황 발생 시 응급구조대원이 수색 및 구조 구역의 우선순위를 신속하게 정할 수 있도록 지원한다.

실시간 기록 시스템
건설부터 운영 및 유지보수까지 전체 수명 주기를 처리하는 인프라 디지털 트윈은 관련된 모든 당사자에게 기록 시스템과 단일 정보 소스를 제공한다. 이전의 BIM 접근 방식은 프로젝트 계획, 설계, 구축 단계에서 기록되는 시스템이었고, 일반적으로 건물 운영자에게만 전달됐다.

디지털 트윈은 살아있는 기록 시스템이다. 자산, 프로세스 또는 시스템의 시각적 및 기하학적 표현과 엔지니어링 데이터, IT 데이터, 운영 데이터(예: IoT, SCADA 등)를 모두 물리적 자산의 실시간 표현으로 통합한다. 

디지털 트윈이 없다면 건축가는 설계의 운영 측면을 볼 수 없다. 이는 설계를 수정하고 다듬기 위한 피드백과 지속적인 개선에 유용할 수 있다. 디지털 트윈은 소유자와 운영자에게 언제 어디서나 볼 수 있는 최신 가상 모델을 제공한다. 또 과거, 현재, 미래 지표를 포함하여 이러한 자산이 어떻게 작동하고 있는지 확인할 수 있다.

시각화 및 메타버스
건물처럼 복잡한 시스템에서 렌더링, 비디오, AR/VR/XR 등을 포함한 시각화는 계획과 아이디어를 전달하여 디지털 트윈의 이점을 명확하게 드러내는 데 필수적인 요소다. 특히 AR 검사는 사이트 관리자가 시간과 비용 절감을 위해 오류를 즉시 표시하는 데 도움이 된다.  

또한 현장에서 QR 코드를 스캔하여 HVAC 또는 MEP(기계, 전기, 배관) 등 시설의 물리적 장비와 관련된 디지털 트윈 데이터를 검사할 수 있다. VR 모드에서는 플라이 스루를 통해 디지털 트윈 모델에 내장된 모든 데이터 레이어에 원격 검사를 수행할 수도 있다.

3D BIM 개발 회사 아쿨라(Akular)의 CEO 마틴 라포스는 “최근 몇 달 동안 실시간 디지털 트윈을 활용하는 모습을 목격했다”라면서, “IoT 및 기타 건물 시스템의 사일로를 해체하기 위한 건물 데이터 마스터 통합 외에도 데이터 위치를 파악하고 2D 또는 3D 파일에 정확하게 태그를 지정해야 하는 고급 시각화의 필요성도 증가하고 있다. 디지털 트윈과 VR, MR, 모바일 장치를 함께 사용하는 사례도 늘어나고 있으며, 이를 통해 건축업자와 자산 운영자는 디지털 트윈을 사무실에서 현장으로 가져올 수 있다. 업계가 수년 동안 달성하고자 했던 것이다”라고 설명했다. 

디지털 트윈 솔루션에 시각화 도구 및 기능을 통합하는 것은 기술 스택과 전체 생태계의 핵심이다. 고객들은 물리적 자산 설계 또는 운영 결정을 더욱더 원활하게 시각화하고 협업할 수 있다. 

다른 산업과 비교했을 때, 인프라는 디지털 전환이 더디게 진행됐다. 하지만 향후 2년 동안 디지털 트윈으로의 전환은 얼리 메인스트림(early mainstream) 상태로 이동하여 업계를 발전시킬 것이기 때문에 이 산업에 있는 CIO와 경영진은 이러한 발전을 면밀히 관찰하고, 잠재력을 최대한 끌어낼 디지털 트윈 전략을 마련해야 한다. ciokr@idg.co.kr
 
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