재난, 산업 재해 등 안전 위협을 예방하기 위한 전략으로 디지털 트윈 기술이 주목받고 있다.
디지털 트윈은 현실과 똑같은 쌍둥이 가상 공간을 구축한 후 현실에서 일어날 수 있는 여러 상황을 시뮬레이션 함으로써 결과를 예측·분석·최적화하는 기술로 최근 건설, 제조, 헬스케어, 유틸리티 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
특히 디지털 트윈은 안전 관리에서 꼭 필요한 기술이다. 안전 사고의 경우 이미 발생한 후에는 되돌릴 수 없고, 그 피해도 크기 때문에 예방이 더욱 중요하다.
디지털 트윈은 가상 시뮬레이션을 통해 발생 가능한 각종 위협을 미리 구성, 재난의 피해 규모나 현재 안전 장치들의 결함을 발견하고 내구성을 파악·개선하는 등 사고 예측과 대비책 마련에 도움을 줄 수 있다.
지역 재난 위협, 디지털 트윈으로 예측한다
디지털 트윈 기술의 활용이 기대되는 분야 중 하나는 바로 재난 대응이다. 지난 8월 발생한 집중호우와 태풍은 재난 대비 설계의 필요성을 우리에게 다시 한 번 가르쳐줬다. 만약 지역에 발생할 위협을 미리 정확히 예측해 대비했다면 훨씬 피해가 덜 했을 지도 모른다.
이에 최근 각 지자체는 재난 피해를 막기 위해 디지털 트윈 기술을 도입하기 시작했다.
서울 서초구는 지난달 행정안전부가 주관하는 ‘디지털 트윈 기반 노후·위험 시설 안전 관리 시스템’ 공모에 참여해 선정됐다. 이를 통해 구는 디지털 트윈 기반 시설 안전 예·경보 시스템 개발에 돌입했다.
이 시스템은 관내 주요 지역 시설물에 부착한 계측 센서를 통해 얻은 침수, 진동, 기울기, 균열 등 다양한 위험 요소 데이터를 가상 세계에 3차원 모델로 구성한다. 이후 시뮬레이션을 통해 재난 위험을 예측한다. 또한 시스템은 ‘스마트시티 통합 플랫폼’과 연계가 가능해 위협 감지 시 즉시 주변 관공서·소방서 등에 경고 알림을 준다.
서초구 관계자는 “이번 안전 관리 시스템은 디지털 트윈을 통해 재난을 좀 더 효과적으로 예방하기 위해 계획됐다. 협력사 선정 후 내년 1월부터 본격적인 개발을 앞두고 있다. 고속터미널·남부터미널 등 유동 인구가 많아 재난에 취약한 지역부터 미리 적용될 예정이다. 디지털 트윈과 IoT 기술을 통해 홍수, 지진, 건물 붕괴 위협 등을 미리 예측해볼 수 있어 앞으로 지역 재난 대비에 큰 도움을 줄 것으로 기대하고 있다”라고 설명했다.
대전시는 한국과학기술원(KAIST), 한국국토정보공사(LX) 등과 함께 디지털 트윈 기반의 ‘소방 안전 도시 구축 사업’에 나선다.
이번 사업은 디지털 트윈을 통해 시 내 인구 밀집 지역인 서구, 유성구 등 도시의 모습을 가상으 로 만들어 최적의 소방 차량 동선과 재난 시 보행자 안전 경로를 구축하는데 사용하기 위함이다. 시는 3D모델 분석 및 시뮬레이션을 통해 지역 안전에 위협이 될 수 있는 재난 시나리오를 발굴, 관련 영상을 제작해 시민들에게 제공한다.
향후 대전시는 전국 지자체에 모두 적용할 수 있는 소방 안전 도시 모델을 만들어 전국에 배포할 계획이다.
건설업, 스마트공장 등 산업 안전에 꼭 필요
안전 사고가 끊이지 않는 건설·제조업 등 산업계도 디지털 트윈에 주목하고 있다.
DL이앤씨는 최근 KT와 함께 건설 분야 메타버스 생태계 구축을 위한 업무 협약을 체결함과 동시에 디지털 트윈 기술 개발에 나섰다.
DL이앤씨는 실사에 가까운 그래픽을 구사할 수 있는 KT의 클라우드 스트리밍 기술을 활용해 가상의 건축물을 만든 후, 각종 바람, 파도 등 외부 환경의 힘을 디지털 트윈에 입력해 위험 상황을 예측한다.
건설 드론 데이터 솔루션 기업이 만든 디지털 트윈 기반의 안전 관리 플랫폼도 있다.
이 플랫폼은 드론 매핑을 통해 얻은 데이터로 디지털 트윈 공간을 구성한 후, 그 공간 안에서 각종 건설 작업에 대한 시뮬레이션을 할 수 있게 한다. 이를 통해 작업 현장에서 발생할 수 있는 중대 재해를 예측·대응할 수 있다.
포스코는 포항과 광양에 위치한 자사의 스마트공장에 디지털 트윈 기반 시스템을 구축하고 근로자 안전 확보에 적극 활용하고 있다.
포항 파이넥스3공장에는 디지털 트윈 기반의 스마트 안전 시스템이 구축돼 있다. 이 시스템은 공장 내 근로자들이 어느 구역에서 어떻게 근무하고 있는지 3D 화면을 통해 실시간으로 파악해 재해를 예방한다.
정부, 디지털 트윈 활용한 안전 관리 시스템 개발 지원
과학기술정보통신부와 행정안전부는 올해부터 디지털 트윈 3개 핵심 부문에 총 2308억 원을 투자해 관련 사업을 육성하고 있다.
디지털 트윈 관련 사업 과제 중 하나인 대규모 선도 시장 창출(약 675억 원) 부분에는 홍수 등 각종 재난 피해와 산업 현장의 안전 사고 예방을 위한 디지털 트윈 기반의 안전 관리 시스템 도입(286억 원)에 대한 내용이 포함됐다. 이를 통해 국민 안전을 강화한다는 것이다.
구체적으로는 수해 예방을 위해 개선이 필요한 댐·유역과 산업 재해가 발생 위험이 있는 다중 시설, 산단 배관, 지하 공동구 등에 모두 디지털 트윈을 적용할 계획이다.
김성삼 국립재난안전연구원 박사는 “자연 재해든, 산업 분야든 디지털 트윈은 안전에 있어 앞으로 유용하게 쓰일 기술 중 하나다. 아직까지 기술 개발이나 비용 등 한계로 일부에서만 사용되고 있지만, 연구에 대한 요청 등 관련 수요는 계속해서 늘어나고 있다.
디지털 트윈은 재난 상황에 대한 시뮬레이션, 재구성에 있어 꼭 필요하다. 이미 산사태, 토사 유출 등 재난에서는 시뮬레이션이 이뤄지고 있다. 디지털 트윈 기술을 통해 사고 예측 정확도를 높이면, 현실에서는 안전성을 높일 수 있다”라고 말했다.
이어 “산업 현장에서의 적용 가능성도 높다. 화재, 폭발로 인한 대기 오염 등의 사고는 디지털 트윈 내의 대기 확산 모델을 통해 미리 유해 가스의 이동 경로를 예측하고 분석할 수 있다. 이처럼 안전 분야에 있어서는 획기적인 기술이 될 것이다”라고 덧붙였다.
