[디지털데일리 양민하 기자] 최근 제조업계에서는 생산성과 효율성을 극대화하기 위해 ‘디지털 트윈(Digital Twin)’ 기술이 적극적으로 도입되고 있다. 디지털 트윈은 현실에 존재하는 물리적인 사물, 공간, 환경, 공정, 시스템 등을 컴퓨터 속 디지털 공간에 똑같이 구현하는 기술이다. 특히 사물 인터넷(IoT), 센서, 초고속 통신 등의 기술을 결합해 실시간으로 현실의 상태를 반영할 수 있다.

글로벌 시장조사기관 포츈 비즈니스 인사이트에 따르면 전 세계 디지털 트윈 시장 규모는 2023년 129억1000만달러(약 17조 6286억원)로 평가되며, 연평균 39.8% 성장해 2032년 2593억2000만달러(약 354조 1014억원)에 달할 것으로 전망된다.

전 세계 제조업체들은 높은 불량률과 품질 관리 문제, 복잡한 공급망 관리, 비효율적인 설비 운영, 데이터 통합 및 분석의 어려움 등 다양한 도전에 직면해 있으며, 이를 해결하기 위한 방안으로의 디지털 트윈 기술에 주목하고 있다. 디지털 트윈 기술은 제조 과정의 모든 단계를 세밀하게 제어하고 최적화할 수 있어, 불량률 감소, 비용 절감, 생산성 향상 등의 효과를 기대할 수 있다.

특히 디지털 트윈은 데이터 기반의 의사결정을 지원해 기업이 빠르고 정확하게 전략적인 결정을 내릴 수 있도록 돕는다. 공정에서 발생하는 방대한 데이터를 실시간으로 수집하고, 이를 인공지능(AI)과 머신러닝(ML) 알고리즘으로 분석한다. 기업은 이를 통해 최적의 운영 조건을 찾아내고, 문제 발생 시의 대응 방안을 미리 시험해 볼 수 있어 비용과 자원을 절약할 수 있다.

◆제조 ‘택 타임’ 개선…빠른 시장 출시 돕는다

디지털 트윈 기술은 인더스트리 4.0 및 스마트 제조의 핵심 요소로 자리 잡으며 제조업 혁신을 가속화하고 있다. 그렇다면 실제 글로벌 제조 IT 기업은 디지털 트윈을 어떻게 바라보고 있을까.

미국에 본사를 둔 로크웰 오토메이션은 산업 자동화 및 스마트 제조 선도 기업으로, 다양한 산업 분야에서 생산성과 효율성을 극대화할 수 있는 솔루션을 제공하고 있다. 특히 디지털 트윈 기술을 활용해 제조 공정의 최적화, 예측 유지보수, 데이터 기반 의사결정을 지원해 기업이 더 효율적이고 경쟁력 있는 생산 환경을 구축할 수 있도록 돕는다.

로크웰 오토메이션은 디지털 트윈을 ‘살아있는’ 디지털 복제물로 정의한다. 실제 환경의 변화를 실시간으로 반영하고, 지속적으로 학습하고 적응하는 디지털 모델로, 실제 상황에 맞춰 끊임없이 업데이트되고 개선되는 동적 시스템이다.

제조기업들은 소비자들이 새롭고 다양한 제품을 요구함에 따라 시간과의 경쟁을 벌이고 있다. 제품의 빠른 시장 출시는 경쟁에서 앞서 나가기 위한 중요한 열쇠다. 로크웰 오토메이션은 디지털 트윈의 잠재력을 활용해 고객이 더 빠르고 정확하게 의사결정을 내리고, 비용을 절감하고, 시장 변화에 신속하게 대응할 수 있도록 지원한다.

로크웰 오토메이션 코리아 관계자는 “실제 장비를 추가하거나 라인을 개조한 후 제어 통합, 라인 순서, 병목 현상 등의 문제가 발생하면 설치와 시운전이 지연될 수 있다”며 “공장 레이아웃과 워크플로를 물리적으로 변경하기 전에 가상 공간에서 공정을 검토, 테스트 및 검증하기 위한 도구로 디지털 트윈을 통해 실제 운영 로직과 컨트롤러에 연결되는 가상 시스템을 사용하면, 라인을 설계해 생산 운영을 개시하기까지 소요되는 리소스를 최소화할 수 있다”고 전했다.

디지털 트윈은 다양한 산업군에서 활용되고 있다. 그중에도 현재 가장 활발하게 디지털 트윈을 적용하고 있는 산업군은 자동차, 배터리 제조, 이커머스, 물류(창고 로지스틱스) 등이다.

로크웰 오토메이션 코리아 관계자는 “자동차 및 제조 산업군은 빠른 ‘택 타임(Tact Time)’을 필요로 하는 컨베이어와 로봇시스템에 디지털 트원을 적용해 사전에 생산 공정의 충돌 여부나 생산 퍼포먼스를 검증하려는 고객 요구가 많다”며 “이커머스와 물류 산업군은 시뮬레이션 디지털 트윈을 적용해 가상의 창고와 물류 설계를 사전에 적용함으로써 경비를 절감하는 효과가 상대적으로 크다”고 설명했다.

이어 “기계 산업군의 제조 어셈블리 및 패키징 OEM 쪽에서도 적극적으로 디지털 트윈을 적용하고 있다. 고가의 신규 이송 시스템, 로봇 및 모션을 적용함에 있어 연동한 장비의 효능을 사전에 검증해 신규 기계 설비의 적용 효용성을 높이고 있다”고 덧붙였다.

◆디지털 트윈 ‘걸림돌’ 데이터 문제 극복해야

디지털 트윈을 위한 가상 현실을 실현하는 데는 3D 데이터가 필수적이다. 다만 아직 제조 현장에서는 OEM뿐만 아니라 엔드 유저에서도 3D 데이터를 충분히 제작 및 보유하고 있지 않은 것이 현실이다. 또 데이터를 서로 공유하는 데 디자인·기술 보안 등의 사유로 꺼려 하는 것도 방해 요소다.

로크웰 오토메이션 코리아 관계자는 “이에 제한된 형태의 2D 기반 디지털 트윈이 먼저 가속화될 것으로 예상된다”며 “국내 디지털 트윈 시장이 본격적으로 개화하기 위해서는 산업계 전반의 3D 데이터가 확보되어야 하고, 엔드 유저와 OEM 및 장비 제조사와의 보안 관련 업무협약 체계가 자리를 잡아야 할 것으로 보인다”고 지적했다.

이어 “가상 공간에서 공정을 검토, 테스트 및 검증하기 위한 디지털 트윈 기술을 구현하기 위해서는 해당 장비, 라인, 플랜트에 대한 CAD·데이터 시트 등 기본 정보가 필요하다. 다만 고객은 보안상의 문제로 이러한 자료를 공유하는 데 다소 제한적”이라며 “이를 해결하기 위해서는 법적, 제도적 보안도 필요하겠지만 프로젝트 시작 전에 데이터의 소유권에 대한 엔드 유저와 장비회사 간의 사전 정의 및 협약이 우선되어져야 할 것으로 보인다”고 덧붙였다.