인더스트리 4.0, 디지털 트윈의 올바른 구축 전략 및 전망

인더스트리 4.0이 본격화됨에 따라 제조 산업을 비롯한 사회 전반에 디지털화가 급속도로 진행되면서 데이터의 중요성이 커지고 있는 가운데 특히 제조 산업에서는 이를 기반으로 한 디지털 트윈에 대한 시장 가치가 상승할 전망이다.

2025년까지 제조분야 3조9,000억달러의 경제적 가치 창출 기대

[인더스트리뉴스 박규찬 기자] 디지털 트윈은 물리적 세계와 동일한 디지털 쌍둥이를 만드는 것을 말하는 것으로 생산성 개선은 물론 다양한 사회문제까지 해결할 것으로 기대되면서 제조 이외에 자율주행 및 헬스케어 등 보수적인 산업까지 도입을 확산하고 있다.

포스코경영연구원에 따르면 센서에서 아날로그 데이터를 수집해 디지털 데이터로 단순히 1:1로 저장하는 것은 정적인 디지털 모델로 디지털 트윈은 1개의 데이터가 N개의 지식과 솔루션을 만들고 물리적 자산의 최적화를 위해 실시간으로 피드백하는 동적인 모델을 말한다.

디지털 트윈은 향후 2025년까지는 제조분야가 주도를 할 것으로 전망된다. [사진=dreamstime]

또한 센서·IoT·인공지능·3D프린팅 등 관련 요소들이 동시다발적으로 발전하면서 시장이 급성장에 있다. 특히 센서 등 핵심기술 가격이 하락하면서 제조업과 ICT 융합이 가속화되고 있다.
이는 2014년 GE가 처음 제안한 이후 최근까지 10대 핵심기술로 주목받고 있으며 2025년까지 3조9,000억달러의 경제적 가치를 창출할 것으로 기대된다.

현재 디지털 트윈은 생산성 개선은 물론 다양한 사회문제까지 해결할 것으로 기대되면서 제조 이외에 교통, 도시 분야까지 적용분야를 확대하고 있으며 제조현장에서는 디지털 트윈으로 설비의 이상 징후를 사전에 감지해 고장 전에 미리 정비하고 생산 공정의 에너지 흐름을 분석해 낭비요인을 제거하는 등 다양한 솔루션을 개발하고 있다.

이에 디지털 트윈은 향후 2025년까지는 제조분야가 주도할 것으로 전망된다. 포스코경영연구원 미래사업연구실 김영훈 수석연구원은 “향후 10년 동안은 제조, 특히 팩토리가 가장 큰 수혜를 볼 것으로 이후 자동차·헬스케어 등 전 산업으로 본격 확산이 예상된다”며, “제조분야는 디지털 및 소프트웨어에 의한 상황판단에 대한 수용성이 높고 관련 규제가 상대적으로 약하기 때문에 빠른 도입이 가능할 것”이라고 설명했다.

이어 그는 “자율주행차·헬스케어 등 사람의 생명과 직결되는 분야는 확산까지 기술 안전성이 검증되고 심리적 거부감이 줄어들 때까지 시간이 소요될 것으로 예상돼 향후 2025년부터 본격화될 것으로 보인다”고 덧붙였다.

제조분야는 저성장 극복을 위해 자동차·항공 등 조립제품 외에도 철강·화학 등 기초소재까지 경쟁적으로 디지털 트윈을 도입할 전망이다. 항공엔진 사업에서는 선두업체인 GE와 롤스로이스를 중심으로 엔진에 센서를 부착해 데이터를 수집하고 중앙 관제실에서 실시간으로 분석함으로써 엔진 상태 모니터링, 에너지 절감 솔루션 제안 등을 수행하는 디지털 트윈 기반 엔진 제조 서비스 모델을 사업화하고 있다.

개인 맞춤 생산이라는 트렌드에 대응하기 위해 생산라인 가변화 및 공장 간 이동이 용이한 모듈러 무빙 팩토리가 부상. 화학제약 등 고정설비로 모듈러 방식 생산이 어렵다고 생각했던 산업에서도 고가제품을 중심으로 도입이 검토되고 있는 추세다.

제조분야는 저성장 극복을 위해 자동차·항공 등 조립제품 외에도 철강·화학 등 기초소재까지 경쟁적으로 디지털 트윈을 도입할 전망이다. [사진=dreamstime]

대표적 굴뚝산업인 철강에서도 디지털 트윈이 확산되는 분위기로 2016년부터 업계 선두기업을 중심으로 디지털 용광로, 스마트 솔루션 등 다방면의 디지털 트윈 사업이 경쟁적으로 추진 중이다. 포스코의 경우 포항 제2 용광로에 인공지능을 접목, 아르셀로미탈의 체코 Ostrava 제3 용광로에 디지털 트윈 투자 등을 하고 있다.

특히 고온·고압 환경으로 블랙박스 영역이 많았던 상공정에 도입되면서 에너지 절감, 제품품질 등 큰 폭의 생산성이 기대된다. 현재 용광로 내부의 쇳물온도 및 연소상태를 IoT 센서로 수집하고 데이터 분석, 인공지능 등을 통해 정밀 점검하고 최적 제선 솔루션을 제시하고 있다.

이 외에도 디지털 트윈으로 인한 데이터 거래 시장이 형성돼 새로운 비즈니스 및 변화가 예상된다. 아울러 디지털 트윈 확산으로 데이터의 시장가치가 상승할 전망이며 데이터 거래 시장도 형성되면서 업계 재편이 예상된다.

김 연구원은 “디지털 트윈에 대한 시장의 기대는 현재 정점에 도달해 향후 5~10년 동안 기술보다는 시장구조 및 비즈니스 모델을 이해하는 것이 중요하다”며, “우리나라 기업들은 실패사례에 흔들리지 말고 시장구조에 대한 이해를 바탕으로 성공기업에 집중하면서 명확한 사업화 전략을 준비할 필요가 있다”고 설명했다.

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