공공 분야 디지털 트윈국토 정책의 성과와 개선 과제

장환영,박정호,정다운 한국지적정보학회 2024 한국지적정보학회지 Vol.26 No.1

현실 세계의 다양한 객체를 가상 세계에 구현하고 각종 상황을 가상 세계 내에서 시뮬레이션하여 현실 세계에 적용 가능한 통찰력을 얻는 디지털트윈이 공공 분야를 중심으로 확산되고 있다. 이 연구의 목적은 공공 분야 디지털 트윈국토 정책을 사례로 하여 국내 디지털트윈을 주도하고 있는 공공기관이 안정적으로 사업을 추진하기 위한 정책적 관점에서의 성과 고찰과 향후 개선 과제를 도출하는 것이다. 연구 목적 달성을 위해 먼저 디지털트윈의 개념, 디지털트윈에 대한 여론, 산업, 정책 동향을 파악하였다. 이후 공공 분야 디지털 트윈국토의 성과와 한계점에 대해 고찰하였다. 다음으로는 디지털트윈 분야 관련 전문가를 대상으로 향후 정책적으로 개선이 필요한 사항에 대해 전문가 의견을 수렴하였다. 마지막으로 전술한 분석 결과를 종합적으로 정리 및 연계하여 향후 공공 분야 디지털 트윈국토 정책이 나아가야 할 개선 과제(디지털트윈 국가 정책 선도, 디지털 트윈국토 연계 및 확산, 업무 운영 체계 개편, 사회적 가치 창출 및 책임 수행 등)와 전략들을 제시하였다. 본 연구의 결과는 향후 공공 분야에서의 디지털트윈 관련 정책 방향을 설정하기 위한 기초 자료로써 활용될 수 있을 것으로 기대된다. The digital twin, which represents physical entities in the virtual world and simulates various situations in the virtual world to gain insight applicable to the real world, is spreading in the public sector. The purpose of this study is to review the effectiveness and derive improvement tasks for public institutions to stably pursue projects in public national digital twin. In order to achieve the purpose, first the concept of digital twin, public opinion, industry and policy trends on digital twin were reviewed. Then, achievements and limitations of public national digital twin were analyzed. Next, opinions on improving policy were collected from experts in the filed of digital twin. Lastly, based on the analysis results, the improvement tasks(Leading a digital twin national policy, Linkage and expansion of national digital twin, Reorganization of internal business operation system, Creating social value and carrying out responsibility) and strategies were suggested. This study is expected to be used as basic data for public agencies to establish the digital twin policy in the future.

국내 디지털트윈 연구 동향을 통해 본 국토도시분야 디지털트윈 적용을 위한 제언

이민영(Lee, Min Yeong),김도형(Kim, Do Hyoung),임시영(Lim, Si Yeong) 대한공간정보학회 2020 대한공간정보학회지 Vol.28 No.4

본 연구에서는 국내 디지털트윈 연구 동향을 확인하여 국토도시 분야의 디지털트윈 적용에 필요한 사항을 제언하였다. 먼저 해외의 디지털트윈 연구동향을 소개하고 이후 국내의 분석 대상 논문을 연구 방향과 연구 분야를 기준으로 분류하였다. 또한 관련 연구에서 다루고 있는 디지털트윈의 요소를 검토하였다. 이를 통해 국내에는 아직 디지털트윈에 대한 연구가 충분하지 않으며 디지털트윈을 전체적으로 다룬 연구가 부족함을 확인하였다. 따라서 국토도시 분야에 디지털트윈을 적용하기 위해서는 우선 가상공간을 모델링할 수 있도록 공간정보의 역할을 재설정 하는 것이 필요함을 제언하였다. 또한 국토도시 분야 디지털트윈 적용을 위한 개념 연구 수행, 공간정보 분야의 패러다임 전환, 디지털트윈 관점의 공간정보 중심 문제해결형 사업 지속 발굴, 디지털트윈 연계 및 확대를 위한 기반 마련이 필요함을 제시하였다. In this study, the domestic research trend of digital twin is investigated and the necessary matters are suggested for applying the digital twin to the urban area. First, overseas research trends are introduced and then domestic papers were classified based on the research direction and the research field. In addition, the components of the digital twin dealt with in some papers are reviewed. Through the study, it is confirmed that domestic researches were not taken enough on the digital twin and there is a lack of research on the subject of digital twin itself overall. Therefore, it is important to re-establish the role of geospatial information for modeling the virtual space in order to apply the digital twin to the urban area. And it is necessary to conduct conceptual research for applying the digital twin to the urban area, to change the paradigm in geospatial information field, to promote problem-solving business centered on geospatial information continuously, and to prepare a foundation for linking and expanding some digital twins.

디지털 트윈의 모듈화 기법 설계: 면 제조 공정을 중심으로

권찬우,송석현 한국정보처리학회 2024 정보처리학회논문지. 소프트웨어 및 데이터 공학 Vol.13 No.2

최근에 들어 디지털 트윈 기술에 대한 관심이 급증하고 있다. 디지털 트윈은 컴퓨터 기반 시뮬레이션을 통해 물리적 현상이나 사물을 모사함으로써대상을 최적화하는 기술이다. 현재는 특정 분야에 국한되는 프로세스를 최적화하기 위한 단일 디지털 트윈이 개발되고 있지만, 독립된 디지털트윈만으로는 현실의 방대하고 복합적인 프로세스를 분석하기 어렵다. 이를 극복하고자 도입된 개념이 연합 디지털 트윈이다. 지금까지 연합 디지털트윈의 연구 방향은 주로 도시와 같이 거시적인 대상을 최적화하는 방식에 중점을 두었다. 그러나 트윈이 상호 연계된다는 특성을 활용하면 기존에구현되었던 단일 디지털 트윈의 모듈화도 가능할 것으로 보인다. 본 연구에서는 프로세스 최적화와 관련된 기능상의 관점에서 단일 디지털 트윈과연합 디지털 트윈의 개념 및 상호 관계를 정립하고, 이를 토대로 연합 디지털 트윈을 활용한 단일 디지털 트윈의 모듈화 기법을 설계한다. 아울러,실제 면 제조 공정 사례를 바탕으로 모듈화 기법을 적용한 모델을 설계함으로써 제안하는 방법론의 효용성을 논의하고자 한다. There has been a recent surge of interest in the Digital Twin technology. The Digital Twin is technique for optimizing objects bysimulating physical phenomena or objects through computer-based simulations. Currently, single Digital Twin is being developed tooptimize processes limited to specific fields, but there is a limitation in that the independent Digital Twins cannot analyze the vast andcomplex processes of the real world. To overcome this, the concept of federated Digital Twin has been introduced. To date, the federatedDigital Twin research has primarily focused on how to optimize macroscopic objects such as cities. However, by leveraging theinterconnected nature of twins, existing implementations of the single Digital Twins can be modularized. In this study, we define theconcepts and interrelationships of the single Digital Twin and the federated Digital Twin from a functional perspective related to processoptimization and design a modularization technique for the single Digital Twin using the federated Digital Twin. Furthermore, this studyaims to discuss the proposed methodology's efficacy by designing a model applying modularization to a real-world fabric manufacturingcase

공공분야 디지털트윈 확산을 위한 공간정보 정책방향

장환영,김걸 한국지도학회 2023 한국지도학회지 Vol.23 No.1

Recently, a digital twin that solves various urban problems by converging 3D spatial data and administrative data has been introduced into smart cities and the spatial data public sectors. The purpose of this study is to present spatial data policy directions to spread the digital twins to the public sectors. To this end, first, the concept of the digital twins was reviewed through theoretical consideration and the main key words appearing in news articles were identified. Second, national policies and pilot projects related to the digital twins, and the characteristics of public institutions were analyzed. Third, this study elicited the issues and problems surrounding the digital twins in the public sectors in the perspective of policy, business, and application. To solve the problems, it suggested the implications on policy directions of the digital twins. 최근 3차원 공간정보와 행정정보를 융합하여 다양한 도시문제의 과학적 해결을 지원하는 디지털트윈이 공공분야의 스마트시티와 공간정보 행정업무에 도입되고 있다. 이 연구의 목적은 공공분야에 디지털트윈을 확산하기 위해 필요한 공간정보의 정책방향을 제시하는데 있다. 먼저, 이론적 고찰을 통해 디지털트윈에 대한 개념을 검토하였고, 언론보도 등에 나타난 디지털트윈에 대한 주요 키워드를 도출하였다. 두 번째, 디지털트윈 국가정책과 디지털트윈국토 지자체 시범사업, 공공기관의 디지털트윈 사업 특성을 고찰하였다. 세 번째, 정책 및 제도적 관점, 사업적 관점, 활용성의 관점에서 공공분야 디지털트윈이 어떠한 이슈와 문제점을 가지고 있는지 도출하였고, 이를 해결하기 위한 정책방향을 제안하였다. 이 연구의 결과는 향후 공공분야 디지털트윈 확산을 위한 정책적 시사점을 제공할 것이다.

디지털 트윈 연구 및 표준화 동향 분석

윤재석(Yun, Jaeseok),김진민(Kim, Jinmin) 표준인증안전학회 2022 표준인증안전학회지 Vol.12 No.1

디지털 트윈은 물리적 세계와 동일한 디지털 세계를 구현하여 실제 세계의 현상을 모니터링하고 미래를 시뮬레이션하여 최적화하는 4차 산업혁명 시대의 주요 미래 기술이다. 디지털 트윈에 대한 관심과 디지털 트윈을 구성하는 기술들의 급속한 발전에 따라 다양한 연구들이 이뤄지고 있다. 본 연구에서는 2018년 이후 최근 4년간 진행된 디지털 트윈 관련 국내외 기존 연구를 논문 유형, 관련 산업, 구현 단계, 그리고 주요 기술에 따라 분류하였다. 또한, 국내외 표준화 기구에서 진행하고 있는 디지털 트윈 관련 표준화 동향에 대해 조사하여 향후 연구 방향을 제안하고자 한다. 디지털 트윈 관련 연구는 여러 산업 분야에서 이뤄지고 있지만 실제로 디지털 트윈을 적용한 사례의 구현 단계는 디지털 트윈 모델에 속성 정보를 입력하여 단순히 3D 모델링으로 시각화한 1단계와 IoT 플랫폼을 통해 모니터링하는 수준인 2단계가 많았다. 디지털 트윈 실제로 구축한 사례에 대한 연구와 함께 진행되고 있는 일반적인 표준화에 기반하여 각 산업 분야마다의 표준화가 필요한 것으로 보인다. Digital Twin is a major future technology in the era of the Fourth Industrial Revolution to monitor phenomena in the real world, simulate and optimize the future by realizing the same digital world as the physical world. Various studies are being conducted with interest in digital twins and the rapid development of technologies constituting digital twins. In this study, existing Korea and international papers related to digital twins conducted over the past four years were classified according to the type of thesis, related industries, implementation stages, and major technologies. In addition, I would like to propose future research directions by investigating the trend of standardization related to digital twins conducted by domestic and foreign standardization organizations. Although research related to digital twins is being conducted in various industries, there were many first and second stages, which are the level of replicating and monitoring reality. Based on the general standardization underway with research on actual digital twin construction cases, it seems necessary to standardize each industry field.

디지털트윈을 활용한 건축물 시설안전대응 통합관리체계 구축 필요성에 관한 연구

염상국,박영준 대한토목학회 2022 대한토목학회논문집 Vol.42 No.5

2019년 발생한 코로나라는 팬데믹 영향의 장기화로 인해 사람들 간 접촉을 하지 않고도 생활이 가능한 비대면 활동의 중요성이 증대되면서 우리 사회는 본격적인 언택트(untact) 시대로 진입하게 되었다. 언택트 시대는 우리의 일상생활뿐만 아니라 산업사회를 디지털화로 재편하는 거대한 구조적 변화를 초래하는데 영향을 미쳤는데, 그 중심의 핵심기술에 디지털트윈(digital twin)이 있다고 해도 과언이 아니다. 디지털트윈은 4차 산업혁명에 접목되고 있는 다양한 기술력을 융합하여 현실세계를 가상의 디지털 세계에 그대로 재현해내는 기술로, 다양한 산업 공정 전반에 관여하여 산업 사회에서의 혁신을 선도하고 있다. 그러나 디지털트윈이 갖는 구조적 한계 및 환경적 제약으로 인해 동 기술은 모든 산업 제반에 걸쳐 적극적으로 활용되고 있지는 않다. 특히 건축 및 시설물 분야는 일상에서 건물의 주기적 관리가 요구되고 재난 발생 시 인명피해와도 직결되는 분야이기 때문에 디지털트윈의 접목 필요성이 더욱 제기되고 있는 분야지만 현실적으로 직면한 사항들이 디지털트윈의 적용에 있어 장애물로 작용하고 있다. 따라서 본 논문에서는 이러한 문제점에 착안하여 건축물 시설안전대응분야에서 디지털트윈 기술의 적용 필요성을 제시하고, 그로 인해 창출 가능한 기대효과를 기술함으로 디지털트윈의 적극적 활용을 강조한다. 더불어 디지털트윈이 현재 직면한 문제를 극복하고 향후 지속발전가능성이 높음을 시사하여 디지털트윈의 수요 창출을 견인하도록 연계짓는다

에너지 디지털 트윈을 위한 요구사항 분석 및 AAS 설계

박기식(Kishik Park),오성진(Seongjin Oh),강창구(Changku kang),성인모(Inmo Sung),Aranya Sakar 한국스마트미디어학회 2020 스마트미디어저널 Vol.9 No.4

최근 디지털 트윈은 제4차 산업혁명의 도래와 더불어 물리적 시스템과 사이버 시스템을 연계하고 통합하는 중요한 기술로 부각되고 있다. 본 논문에서는 에너지 분야의 전력기자재 디지털 트윈화를 위하여 필요한 디지털 트윈화의 절차에 따른 요구 사항을 분석하고, 또한 이러한 디지털 트윈을 구축하기 위한 핵심 구성요소라 할 수 있는 인더스트리 4.0 기반의 AAS(Asset Administration Shell)의 개념과 기능 및 특성 분석을 기반으로 구체적인 설계를 하였다. 하지만, 아직까지는 국내·외 적으로 디지털 트윈구현을 위한 공통된 플랫폼이나 실증 모델에 관해서는 많은 연구가 이루어 지지 못하고 있는 상황이므로, 본 논문에서는 에너지 분야의 전력기자재 디지털 트윈화를 염두에 두고 디지털 트윈 플랫폼 구축하는데 필요한 핵심 요구사항을 분석하고, 실제 디지털 트윈을 구축함에 있어서 핵심적 역할을 수행하게 될 AAS의 기능과 특성을 기반으로 실제로 전력기자재를 대상으로한 AAS의 설계를 함으로써 향후 스마트 에너지 디지털 트윈을 구축 및 실증을 위한 절차와 구체적 기능들을 제시하고자 하였다. Recently, with the advent of the 4th industrial revolution, digital twins are emerging as an important technology that connects and integrates physical systems and cyber systems. In this article, we analyzed the major requirements of digital twins required for the construction of digital twins of power equipments in the energy field, focusing on the industry 4.0-based Asset Administration Shell(AAS). However, since not so many studies have been conducted yet on a common platform or demonstration model for implementing digital twins both domestically and internationally, digital twin requirements are analyzed with the consideration of digital twinning of power equipment in the energy field. Also, we suggested necessary procedures and specific functions of AAS to establish a smart energy digital twin in the future by analyzing the core requirements necessary for the construction and designing the AAS design for specific power equipment.

디지털 트윈 환경에서의 이상치 탐지 알고리즘 비교분석

신윤종,이남연 한국디지털콘텐츠학회 2022 한국디지털콘텐츠학회논문지 Vol.23 No.12

Digital twin is a technology that duplicates real-world objects and systems into a virtual twin, and analyzes and simulates them to enable effective operation and prediction. If the quality data is not guaranteed, the resulting digital twin is also difficult to be normally implemented. So, anomaly detection methods have been used to monitor the quality of data. However, existing anomaly detection methods are not enough for digital twins due to the data characteristics such as class imbalance problem of multivariate time series data, and the limitations of point anomaly detection (PAD) performed by existing methods. Therefore, this paper implements existing anomaly detection algorithms and compares their performance, and based on this, we present the issue of anomaly detection in digital twin environments and future research directions for contextual outlier detection (CAD). 디지털 트윈은 현실 세계의 객체 및 시스템을 가상의 디지털 트윈으로 복제하고 분석 및 시뮬레이션을 통해 효과적인 운영과 예측을 가능하게 하는 기술이다. 이 때, 디지털 트윈을 구성하는 데이터의 품질이 보장되지 않는다면 결과물인 디지털 트윈 또한 정상적으로 구현되기 어렵기 때문에 디지털 트윈에서 사용되는 데이터의 모니터링을 위해 이상치 탐지 기법을 활용해왔다. 그러나 기존 포인트 이상치 탐지 기법 (PAD; Point anomaly detection)기반의 이상치 탐지 기법들은 디지털 트윈 환경에서 수집되는 데이터들의 특성들로 인해 효과적인 이상치 탐지를 수행하는데 한계점을 가진다. 따라서 본 논문은 디지털 트윈 환경에서 수집되는 데이터의 특성과 유사한 데이터셋을 기반으로 이상치 탐지 알고리즘의 성능을 비교 분석하여 디지털 트윈환경에서 가장 적합한 이상치 탐지 알고리즘을 제안하였고, 실험의 결과를 바탕으로 향후 디지털 트윈 환경에서의 이상치 탐지 연구에서의 주요하게 고려되어야 할 이슈들을 도출하였다.

공간정보 기반 스마트시티 디지털 트윈 표준화 전략

이정구,전철기,황수찬 한국차세대컴퓨팅학회 2021 한국차세대컴퓨팅학회 논문지 Vol.17 No.6

IoT·AI·5G·XR 등 첨단기술이 발전하면서 실제 물리적 세계와 동일한 디지털 세계를 복제하는 디지털 트윈의 활용 이 촉진되고 있어 본격적인 시장 성장이 예상되고 있다. 특히, 디지털 트윈은 국가 기반시설과 SoC 최적화 및 의료, 스마트시티 등 안전하고 편리한 국민 생활을 위한 다양한 응용서비스로 확대되면서 국가 디지털 혁신기술로 부상하 고 있다. 본 논문에서는 국내외 표준화 기구에서 개발 중인 디지털 트윈 표준화 동향을 살펴보고, 주요국의 스마트 시티 디지털 트윈 표준화 전략 및 표준 분류를 분석하였다. 이를 바탕으로 스마트시티 신시장 창출과 산업 생태계 조성을 위한 디지털 트윈 표준화 기본원칙과 국가 차원의 디지털 트윈 표준화 전략을 제안한다. With the development of advanced technologies such as IoT, AI, 5G and XR, the use of digital twins that replicate the digital world identical to the real physical world is being promoted and full-scale market growth is expected. In particular, digital twin is emerging as a nationwide digital innovation technology with its application expanding to various social services for people’s safety and convenience, such as national infrastructure and SoC optimization, medical care and smart city. This paper examines the digital twin standardization trend being developed by domestic and foreign standardization organizations, and analyzes standardization strategies and the classification of standards of smart city digital twin in major countries. Through this, we discuss the basic principles of digital twin standardization and national digital twin standardization strategy to create a new smart city market and a new industrial ecosystem.

이산사건시스템 기반의 쾌속 디지털 트윈 프로토타입 개발 방법론

한세영,이재윤,함규식,김은경,최창범 한국시뮬레이션학회 2023 한국시뮬레이션학회 논문지 Vol.32 No.2

Digital twins are gaining traction in fields such as defense, process optimization, and manufacturing, offering potential enhancements in efficiency and waste reduction across various industries. The dynamic demands of these industries necessitate the expedited creation and modification of digital twin-based services to accommodate changes in requirements, including the adoption of new technologies or new object considerations. In response to this challenge, our research proposes a novel methodology for rapid digital twin development, leveraging discrete event systems. The suggested method employs a system that represents real-world objects' data as digital equivalents in the digital twin, through the formalism of discrete event systems, allowing the construction of digital twin systems with minimal expert knowledge. The methodology introduces reusable templates, obviating the need for comprehensive code modifications, and only requiring alterations to select parts for different use-cases. Furthermore, it outlines a template-based rapid digital twin development approach for implementing digital twins and provides design principles for systems intended to control and operate real-world objects. 디지털 트윈은 프로세스 최적화, 낭비 감소 및 다양한 산업 전반의 효율성 향상을 위해 국방, 공정 최적화, 제조 등의 분야에서 도입을 시도하고 있다. 이와 같은 디지털 트윈 기반 서비스는 산업의 요구를 반영하기 위하여 빠르게 디지털 트윈을 구축해야 한다는 요구사항과 새로운 기술의 도입이나 새로운 개체에 대한 고려를 비롯하여 개체에 대한 요구사항 변경 시 기존에 구성한 디지털 트윈 기반 서비스를 빠르게 수정 보완해야 하는 요구사항이 존재한다. 이를 위해 본 연구에서는 이산사건시스템 기반의 쾌속 디지털트윈 개발방법론을 제안한다. 제안하는 개발방법론에서 사용하는 시스템은 이산사건시스템으로 디지털트윈 내 현실 개체의 데이터를 디지털 개체로 대응시키는 시스템으로 최소한의 전문지식으로 디지털트윈 시스템을 구축할 수 있도록 이산사선시스템 형식론으로 이산사건시스템을 정의하며 템플릿을 제공하여 모든 코드를 수정할 필요 없이 일부만 변경하여 재사용할 수 있는 시스템으로 제안하였다. 또한, 해당 템플릿을 활용하여 디지털 트윈을 구현하는 경우 사용 가능한 템플릿 기반의 쾌속 디지털 트윈 개발방법론을 제안하고, 현실 세계의 개체를 제어하고 동작시키기 위한 시스템의 설계 방법을 제시한다.