제품 설계 시 디지털 트윈 기술 사용의도에 영향을 미치는 요인에 대한 연구 = A Study on the Factors Affecting Usage Intention of Digital Twin Technology in Product Design

국문 초록 (Abstract)

디지털 기술의 특성에 기인한 디지털 전환(Digital Transformation)의 심화 과정으로 표현할 수 있는 사회 및 산업의 급속한 변화는 가까운 미래를 예측하고 준비하는 것도 벅찰 만큼 빠른 속도로 진행되고 있다. 이미 진행되고 있는 거대한 변화의 흐름을 대비하고 준비하는 것은 사회, 문화, 경제, 정치 모든 영역의 과제이지만 경제활동의 원친인 산업 부문, 그 중에서도 제조업 의존도가 높은 우리나라 제조업의 경쟁력에 대하여 디지털 전환의 시각에서 제고하는 것은 현 시점은 물론 다가오는 미래를 준비하는 데 있어 매우 중요한 사안이라 하겠다.
4차 산업혁명 시대에 디지털 전환의 관점에서 제조업의 경쟁력 강화를 위한 많은 시도와 노력에도 불구하고 제조 영역에서 핵심기술의 영향이나 경로, 각 제조 산업의 대응 수준에 대한 연구는 미흡한 수준이며, 제품 경쟁력에 있어 절대적인 부분을 차지하는 제품 개발 부문, 그 중에서도 제품 설계 부문에서 디지털 전환의 핵심 기술에 대한 영향 요인의 연구는 의미가 있다고 판단한다.
이에 본 연구에서는 제조업의 디지털 전환에 있어 핵심 개념의 하나인 디지털 트윈의 기술 특성 요인을 정리하고, 제품 개발 부문의 핵심 영역이라 할 수 있는 제품 설계에서 디지털 트윈 기술을 사용하는데 어떤 요인이 중요하게 작용하는지 실증적으로 검증하였다.
디지털 트윈 기술에 대한 국내외 선행연구 및 자료를 통하여 디지털 트윈 기술의 특성을 정리하고, 과업기술적합도(TTF) 이론과 통합기술수용이론(UTAUT)을 기반으로 연구 모형을 설계하고 가설을 설정하였다. 디지털 트윈을 가능하게 하는 핵심 기술인 사물인터넷, 빅 데이터 / 클라우드, 엔지니어링 모델링 & 시뮬레이션 / 인공 지능 기술 특성을 각각 데이터화, 정보화, 지능화의 개념으로 정리하고 디지털 트윈의 기술 특성과 제품 개발 부문 중 제품 설계의 과업 특성이 과업기술적합도(TTF)에 미치는 영향을 분석하였다. 또한 과업기술적합도(TTF)가 통합기술수용이론(UTAUT)의 주요 변수를 거쳐 사용 의도에 미치는 영향을 파악하기 위하여 연구 모형을 설계하였다. 실증 분석을 위해 국내 제조기업의 제품 개발 및 제품 설계 부문 종사자를 대상으로 설문 조사를 실시하였고, 총 219부의 설문 데이터를 사용하여 통계 분석을 실시하였다. 분석을 위하여 SPSS와 AMOS를 도구로 사용하였다.
가설 검증을 위해 구조방정식 모형을 이용하였으며, 분석 결과 디지털 트윈 기술 특성 인 데이터화, 지능화 특성과 제품 설계의 과업 특성이 과업기술적합도(TTF)에 영향을 주고, 과업기술적합도(TTF)가 통합기술수용이론(UTAUT)의 변수인 성과기대, 노력기대, 사회적 영향, 촉진조건에 영향을 주며, 성과기대, 사회적 영향, 촉진조건이 사용 의도에 영향을 주는 것으로 나타났다. 또한 제조 산업의 회사 규모에 따른 조절 효과도 유의하게 나타났다.
본 연구를 통하여 디지털 전환의 핵심 기술이며 향후 다양한 영역에서 가치 실현이 예상되는 디지털 트윈 기술을 실무적으로 활용하기 위한 시사점을 제시하고자 하였고, 학문적 관점으로는 사회과학 및 공학 영역에서 이제 연구가 시작되는 영역인 디지털 트윈 기술에 대하여 사물인터넷, 빅 데이터 / 클라우드, 엔지니어링 모델링 & 시물레이션 / 인공 지능 기술이 디지털 트윈의 핵심 기술 영역임을 확인하고, 그 특성을 정리하여 데이터화, 정보화, 지능화의 개념으로 디지털 트윈 기술 특성을 정리하였으며, 과업기술적합도(TTF)와 통합기술수용이론(UTAUT)을 결합한 연구 모형을 통해 실증 연구를 수행한 데 의의가 있다 하겠다.

다국어 초록 (Multilingual Abstract)

The rapid changes in society and industry, which can be described as the deepening process of digital transformation due to the characteristics of digital technology, are taking place at an extremely rapid pace which is not easy to predict and prepare for the near future. Preparing for the enormous changes that are already taking place is a task in all areas of society, culture, economy and politics. Furthermore to enhance the competitiveness of Korean economy especially manufacturing industry which has high dependence of national economy from the digital transformation perspective is one of the most important issues in preparing for the coming future as well as present.
Despite many attempts and efforts to strengthen the competitiveness of the manufacturing industry from the perspective of digital transformation in 4th Industrial Revolution era, the research on the influence or path of core technology in the manufacturing sector and the level of response of each manufacturing industry is insufficient. Under this circumstances, it is meaningful to study on the affecting factors of digital transformation core technology in product development sector which is absolutely important part of product competitiveness, particularly in product design sector.
In this study, the technology characteristics of digital twin which is key concept in the digital transformation of manufacturing industry are summarized and empirically validated which factors militate a critical role in the use of digital twin technology in product design which is key area of product development.
The characteristics of digital twin technology are summarized through the researches and references inside and outside of country on digital twin technology. And research model is designed and hypotheses are established based on Task Technology Fit(TTF) theory and Unified Theory of Acceptance and Use of Technology(UTAUT). The core technologies that enable the digital twin, which are Internet of Things(IOT), Big Data / Cloud, Engineering Modeling & Simulation / Artificial Intelligence, are summarized as the concept of datafication, informatization and intellectualization. Casual relationship between the characteristics of digital twin technology and task characteristics of product design in product development area and Task Technology Fit(TTF) is analyzed. Research model is designed to figure out the influences to usage intention of Task Technology Fit(TTF) through the core variables of Unified Theory of Acceptance and Use of Technology(UTAUT). The survey was conducted on professionals in product development and product design of Korean manufacturing companies for empirical study and statistical analysis was conducted using a total of 219 survey data. SPSS and AMOSwere used as tools for analysis.
The structural equation model was used for hypotheses verification. As a result of analysis, datafication, intellectualization which are characteristics of digital twin technology and task characteristics of product design influence Task Technology Fit(TTF) and Task Technology Fit(TTF) influences performance expectancy, effort expectancy, social influence and facilitating conditions which are the variables of Unified Theory of Acceptance and Use of Technology(UTAUT). And finally, performance expectancy, effort expectancy, social influence and facilitating conditions affect usage intention. The size of the companies in manufacturing industry also has moderating effect.
This study aims to present the implications of practical use of digital twin technology which is the key technology for digital transformation and is expected to realize value in various areas in the future. Also this study aims to provide following academic implications on digital twin technology which is an area where research is now expanding in the field of social science and engineering, Internet of Things(IOT), Big Data / Cloud, Engineering Modeling & Simulation / Artificial Intelligence are verified as core technology areas of digital twin technology and the characteristics of digital twin technology are summarized as the concept of datafication, informatization and intellectualization and finally empirical study performed through the combined research model of Task Technology Fit(TTF) and Unified Theory of Acceptance and Use of Technology(UTAUT).

목차 (Table of Contents)

• 국문초록 ⅸ
• 영문초록 ⅻ
• 제 1 장 서론 1
• 1.1 연구의 배경 및 목적 1
• 1.2 연구의 범위 및 방법 4
• 1.3 연구의 구성 5
• 제 2 장 이론적 배경 7
• 2.1 디지털 트윈 7
• 2.1.1 디지털 기술의 특징 및 디지털 전환 7
• 2.1.2 디지털 트윈의 개요 9
• 2.1.3 디지털 트윈의 정의 및 구성 12
• 2.1.3.1 산업계의 디지털 트윈에 대한 이해 12
• 2.1.3.2 디지털 트윈의 정의 14
• 2.1.3.3 디지털 트윈의 구성 17
• 2.1.4 디지털 트윈의 구현 및 활용 19
• 2.1.4.1 디지털 트윈의 구현 19
• 2.1.4.2 디지털 트윈의 활용 21
• 2.1.5 디지털 트윈 기술의 특성 24
• 2.1.5.1 사물인터넷 기술의 특성 26
• 2.1.5.2 빅 데이터 기술의 특성 28
• 2.1.5.3 클라우드 기술의 특성 32
• 2.1.5.4 엔지니어링 모델링 & 시뮬레이션 기술의 특성 35
• 2.1.5.5 인공 지능 기술의 특성 39
• 2.1.5.6 디지털 트윈 기술의 데이터화, 정보화, 지능화 특성 43
• 2.1.6 제품 설계에서 디지털 트윈의 활용 전망 46
• 2.2 제조업, 제품 개발 프로세스 및 성공 요인 49
• 2.2.1 제조업 개요 및 우리나라 제조업 49
• 2.2.2 신제품 개발, 제품 개발 프로세스 및 성공 요인 52
• 2.3 제품 설계 58
• 2.3.1 제품 설계의 개요 58
• 2.3.2 제품 설계의 과업 특성 60
• 2.4 과업기술적합도(TTF: Task Technology Fit) 이론 63
• 2.4.1 과업기술적합도(TTF)의 의의 65
• 2.4.2 과업기술적합도(TTF) 선행 연구 67
• 2.5 통합기술수용이론(UTAUT: Unified Theory of Acceptance and Use of Technology) 68
• 2.5.1 기술수용이론 68
• 2.5.2 통합기술수용이론(UTAUT)의 개념 및 의의 70
• 2.5.3 통합기술수용이론(UTAUT)의 구성 요인 73
• 2.5.3 통합기술수용이론(UTAUT) 선행 연구 75
• 2.6 기술수용이론과 과업기술적합도(TTF) 통합 선행 연구 77
• 2.5.1 기술수용이론(TAM)과 과업기술적합도(TTF) 통합 연구 78
• 2.5.2 통합기술수용이론(UTAUT)과 과업기술적합도(TTF) 통합 연구 80
• 제 3장 연구 설계 86
• 3.1 연구 모형 및 가설 86
• 3.1.1 연구 모형 86
• 3.1.2 가설 설정 88
• 3.1.2.1 디지털 트윈 기술 특성과 과업기술적합도(TTF)와의 관계 89
• 3.1.2.2 과업 특성과 과업기술적합도(TTF)와의 관계 91
• 3.1.2.3 과업기술적합도(TTF)와 통합기술수용이론(UTAUT) 핵심 요인과의 관계 91
• 3.1.2.4 과업기술적합도(TTF)와 사용 의도와의 관계 93
• 3.1.2.5 성과기대와 사용 의도와의 관계 93
• 3.1.2.6 노력기대와 사용 의도와의 관계 94
• 3.1.2.7 사회적 영향과 사용 의도와의 관계 95
• 3.1.2.8 촉진조건과 사용 의도와의 관계 96
• 3.1.2.9 조절 변수에 대한 가설 97
• 3.2 변수의 정의 98
• 3.2.1 변수의 조작적 정의 98
• 3.2.2 측정 항목 101
• 제 4 장 실증 분석 105
• 4.1 자료 수집 및 분석 방법 105
• 4.2 표본의 특성 106
• 4.3 탐색적 요인 분석 108
• 4.3.1 타당성 및 신뢰성 검증 108
• 4.4 확인적 요인 분석 111
• 4.4.1 측정 모형의 적합도 평가(Model Fit) 111
• 4.4.2 측정 모형의 신뢰성 검증 112
• 4.4.3 측정 모형의 타당성 검증 114
• 4.5 가설 검증 115
• 4.5.1 연구 가설의 검증 115
• 4.5.2 조절 효과의 검증 117
• 4.5.2.1 산업 군에 따른 조절 효과 분석 117
• 4.5.2.2 경력에 따른 조절 효과 분석 119
• 4.5.2.3 회사 규모에 따른 조절 효과 분석 120
• 제 5장 결론 및 시사점 125
• 5.1 연구 결과 및 시사점 125
• 5.2 연구의 한계 및 향후 연구 방향 131
• 참고문헌 134
• 부 록 161

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70. “가상현실 융합산업 생태계 분석을 통한 뮤지컬 시장의 활성화 전략 연구: 통합기술수용이론(UTAUT) 모형을 중심으로.”, 정순규, 중앙대학교 박사학위 논문, , 2017

71. 컴퓨터 지원 공학(CAE) 소프트웨어의 지속적 사용의도 에 영향을 미치는 요인에 관한 연구 : R&D CAE 전문가 그룹을 중심으로, 조용원, 숭실대학교 석사학위 논문, , 2017

72. 과업기술적합도(TTF)가 그룹지원시스템(GSS) 의 사용 및 성과에 미치는 영향: 전유방식 동의 정도와 전유충실도 의 조절 효과를 고려하여, 전방지, 강소라, 기술혁신학회지, 10(4), 755-788, , 2007