중국, 미래 유망 기술 디지털 트윈(Digital Twin) 뜬다
- 다양한 현대적 기술이 결합된 디지털 트윈, 스마트 제조 중심으로 확산될 것 -
- 中 제조업뿐만 아니라 스마트 시티, 항공 등 분야에도 속속 도입 -
- 2025년까지 3조 9000억 달러 규모의 경제적 가치 창출 전망 -
□ 디지털 트윈 기술 개요
ㅇ 디지털 트윈이란?
- 디지털 트윈은 물리적 세계와 동일한 디지털 쌍둥이를 만드는 기술임.
- 단순히 데이터를 1:1로 저장하는 디지털화 및 가상 모델과 달리 디지털 트윈은 N개의 지식과 솔루션을 만들고 자산의 최적화를 위해 실시간으로 피드백까지 하는 동적인 모델을 말함.
디지털 트윈 개념도
자료 : 딜로이트
ㅇ 디지털 트윈은 제품의 설계부터 제조, 서비스를 포함한 전체 과정에 실시간 모니터링을 제공함.
- 설계대로의 제품 그 자체뿐만 아니라 제품을 제조하는 시스템과 현장에서 어떻게 제품이 사용되는 지를 이해할 수 있게 해주고 제품의 빠른 출시, 운영 개선, 불량 감소, 새로운 사업모델 개발에 활용됨.
- 디지털 트윈 기술의 도입은 제조업에서 시작했지만 현재 항공, 교통, 도시, 의료 등 정보통신기술이 적용되는 대부분의 분야에서도 적용되기 시작하고 있음.
디지털 트윈의 사례와 역할
자료 : 삼성전자 뉴스룸(2018)
ㅇ 컨설팅 업체 맥킨지의 예측에 따르면 디지털 트윈은 2025년까지 3조9000억 달러(약 4397조 원) 규모의 경제적 가치 창출이 전망됨.
- 제조업계 흐름을 주도하는 제너럴일렉트릭(GE)과 시장조사업체 가트너도 2018년 10대 유망 미래 기술 중 하나로 디지털 트윈을 꼽음.
디지털 트윈 도입에 따른 2025년 경제적 부가가치 추정
(단위 : 조 달러)
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| 전체 | 팩토리 | 도시 | 물류 | 소매 | 자동차 | 홈 | 헬스케어 |
| 최소 | 3.9 | 1.2 | 0.9 | 0.5 | 0.4 | 0.2 | 0.2 | 0.1 |
| 최대 | 11.1 | 3.7 | 1.6 | 0.8 | 1.1 | 0.7 | 0.3 | 1.5 |
자료 : 맥킨지(2015)
ㅇ 중상산업연구원(中商产业研究院)이 발표한 <2019-2024년 중국 스마트 제조 시장 전망 및 투자기회 연구 보고서>에 중국 스마트 제조 10대 트렌드 중 디지털 트윈 기술이 포함됨.
- 중상산업연구원은 자동차, 3C* 등 업종에서 디지털 트윈 기술의 보급이 급격히 가속화될 것으로 예측함.
* 3C：컴퓨터(Computer), 통신(Communication), 소비자 전자제품(Consumer Electronics）을 의미함.
- 디지털 트윈 기술은 기업의 디지털화 및 스마트 공장 구축의 첫 단계로 우선 자동차 제조업 및 전자업계에 해당 기술이 확산할 것으로 예상됨.
□ 세계 속 디지털 트윈 주요 기업
ㅇ 디지털 트윈 기술은 현재 제너럴일렉트릭(GE), 다쏘(Dassault), 지멘스(Siemens) 등 해외 업체들이 선도하고 있음.
| 기업 | 진행 현황 |
| GE (제너럴 일렉트릭, 미국)
| - 디지털 트윈을 선구적으로 도입한 기업이고 2017년 말 기준 산업 인터넷 플랫폼인 PREDIX*상에서 실행되는 80만 개의 디지털 트윈을 개발함. - 이미 55만 개 이상의 자사 제품에 디지털 트윈 기술을 도입했고 대표적인 사례로 나이아가라 폭포의 수력 발전소 터빈을 디지털 트윈으로 설계 후 가동해 전력 효율성을 높이고 가동중지 시간을 줄였음. |
| Dassault (다쏘시스템, 프랑스)
| - 3차원(3D) 디자인 소프트웨어 전문업체인 다쏘시스템은 디지털 트윈 기술을 도입해 인도네시아 빠당빠리아만시, 중국 광저우시 등 세계 각국 도시에 디지털 트윈 도시화 사업을 진행하고 있음. - 2015년부터 싱가포르에서 ‘버추얼 싱가포르’ 프로젝트를 진행해 도시 디지털화를 완료하고 현재는 지하철, 배수관, 케이블선 등을 포함한 지하 디지털화 프로젝트를 추진 중임.
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| Siemens (지멘스, 독일)
| - 지멘스는 공장 자동화 IoT 플랫폼인 마인드스피어*를 개발해 디지털 트윈에 주력하고 있음. * 마인드스피어: 공장 내 각 설비에 부착된 센서를 통해 데이터를 받아들이고 공장의 설비가 실시간으로 디지털 트윈과 연결, 피드백 후 생산성을 높이는 플랫폼임. |
| PTC (피티씨, 미국)
| - 2018 년 PTC는 실시간 생산성 기능을 강화한 3D CAD 소프트웨어 크레오 5.0*를 출시함. * 3D CAD 소프트웨어 크레오 5.0: 디지털 트윈 솔루션을 현실화한 세계 최초이자 유일한 기술로 제품 면면에 증강현실(AR)을 적용해 물리적 세계와 디지털 세계를 연결함. - 실시간 시뮬레이션 기술을 통해 디지털 검증을 프론트 로딩*하여 제품 품질을 초기에 확보할 수 있게 해줌. * 프론트 로딩(Front Loading): 연구개발과 제품 생산의 문제점을 선제적으로 해결해 제품 개발의 기간, 비용, 품질을 개선하고 기업의 경쟁력을 높이는 디지털 엔지니어링의 핵심 개념임. |
자료 : 기업 홈페이지 및 바이두(百度)
□ 중국 디지털 트윈 기술 적용 동향
ㅇ 중국 IT기업 화웨이(华为)가 ‘화웨이 커넥트 2018(HUAWEI CONNECT 2018)’에서 발표한 IDN* 솔루션은 디지털 영역과 물리적 네트워크 간의 연계를 달성했고 산업 고객을 위한 네트워크 및 비즈니스 가치의 최대화를 가능하게 함.
*IDN(Integrated Digital Network): 디지털 교환망에 어떤 종류의 통신 장비를 적용해도 상호간 통신이 가능한 통신망임.
- 네트워크 클라우드 엔진(NCE)*은 프로그래밍이 가능한 자동화를 시행하고 디지털 트윈을 구축하며 네트워크 정보를 지원함.
*NCE(Network Cloud Engine): 화웨이가 통신사의 디지털 전환을 촉진하기 위해 출시한 클라우드 기반 네트워크를 위한 차세대 플랫폼임.
자료 : 바이두(百度)
ㅇ2018년 하노버 산업 박람회에서 보존(博众)과 지멘스(Siemens) 는 디지털 트윈 기술을 기반으로 개발한 장비를 선보였으며 해당 장비로 미래 선진적인 전자업계 제품 조립 과정을 보여줌.
- 중국 최대 산업자동화 솔루션 전문기업인 보존(博众)은 공정 효율을 높이고 생산 시간을 30% 절감해 새로운 기기의 개발, 교부 및 디버깅* 속도를 가속화하는 것을 목표로 삼음.
*디버깅(Debugging): 컴퓨터 프로그램의 잘못을 찾아내고 고치는 작업
- 천징이(陈精一) 보존정공과기주식유한공사(博众精工科技股份有限公司) 수석 마케팅 담당자는 "디지털 트윈 기술은 우리의 시뮬레이션에 대한 관심과 수요를 충족시켜준다"며, "앞으로 디지털 트윈 기술에 더 많은 기능이 추가되어 회사의 경쟁력을 더욱 높일 수 있길 바란다"고 밝힘.
자료 : 텐센트(腾讯)
ㅇ 2018년 10월 27일, 중전기기 및 발전설비 부문의 세계적인 다국적기업 ABB그룹은 디지털 트윈 기술을 도입해 2020년부터 중국 상하이에 ABB그룹 최대 로봇 생산기지를 짓겠다고 발표함.
- 공장 전체에 디지털 트윈 기술을 활용해 장비나 시스템의 상태를 모니터링 하고, 변동사항이나 유지보수 시기 등을 알려줌으로써 공장의 효율을 높일 것이라고 밝힘.
- ABB그룹 로봇사업부 안스밍(安世铭) 회장은 “ABB그룹이 상하이에 새로 짓는 공장은 디지털 트윈, 협동 로봇 등의 기술을 적용해 '로봇 생산 로봇'의 효율성을 높일 것”이라고 전망함.
자료 : 중국기전망(中国机电网)
ㅇ 2018년 중철상해공정국(CRSEB)은 우한(武汉)화학신도시에 미국 벤틀리시스템즈의 BIM* 방법론을 적용해 디지털 트윈 기술이 구축된 아시아에서 가장 큰 규모의 하수 처리장을 시공함.
* BIM(Building Information Modeling): 3차원 정보모델을 기반으로 시설물의 형상, 속성 등을 정보로 표현한 디지털 모형을 뜻함.
- 현장 사진을 캡처하기 위해 무인항공기(UAV)를 탑재했고 디지털 트윈 기술의 그래픽 표현을 기반으로 프로젝트 진행 및 비용 관리 방법을 개선했으며 현장 건설의 실행과 안전성을 향상시킴.
- 디지털 트윈 기술 도입으로 공사기간 121일을 단축했고 건설비용 127만 위안(약 2억 원)을 절감함.
자료 : Bentley Technology
ㅇ 중국 비유테크(飞友科技)는 2017년부터 허페이(合肥)공항에 '디지털+민간항공' 프로젝트를 시행해 디지털 트윈 기술 도입 기반을 마련해옴.
- 중문과기자신(中文科技资讯)에 따르면 허페이공항은 디지털 트윈 스마트 운영 시스템 도입으로 운행상황 실시간 안내, 경로 및 여객 서비스 최적화 등을 통해 공항 운행 효율이 향상됨.
자료 : 민항자원망(民航资源网)
ㅇ2018년 4월 중공허베이성위원회(中共河北省委), 허베이성(河北省)인민정부는 <허베이슝안신구계획요강>을 발표해 빅 데이터 자산 관리 체계를 구축해 글로벌 디지털 트윈 도시를 만들자고 제안함.
- 스마트 트윈, 클라우딩 컴퓨터* 기술 등을 활용해 도시 전역에 대한 실시간 분석 및 공공 자원 관리 시스템 스마트화를 추진함.
*클라우딩 컴퓨터: 인터넷상의 데이터를 저장하고 불러오는 네트워크 통신망 기능을 담당하는 컴퓨터를 말함.
자료 : 허베이슝안신구계획요강
□ 중국 스마트 제조업 관련 정책
ㅇ 현재 중국은 사물인터넷, 빅데이터 및 인공지능 등 다양한 현대 기술과 경제 분야를 융합해 중국 스마트 제조업 경쟁력 강화에 힘쓰고 있음.
- 제조업은 디지털 및 소프트웨어에 의한 상황판단에 대한 수용성이 높고 관련 규제가 상대적으로 약하기 때문에 빠른 도입이 가능할 것이라고 판단됨.
중국 인터넷 + 제조업 관련 정책표
| 발표시기 | 문건 | 부처 | 개요 |
| 2015.7. | 인터넷 플러스(+) 적극 추진에 관한 행동지도 의견 | 국무원 | -2015년까지 네트워크화, 스마트화, 서비스화, 융합 '인터넷 플러스(+) 산업 생태계' 완비 - 인터넷 플러스(+)가 중국 경제사회 발전의 중요한 원동력이 되도록 함. |
| 2016.4. | 로봇산업발전규획(2016-2020) | 공업정보화부 국가발전개혁위원회 재정부 | - 로봇 발전 5개년 계획 |
| 2016.7. | 국가정보화 발전전략 개요 |
국무원 | - 인터넷 강국으로 성장하기 위한 타임 테이블이자 로드맵의 역할을 하는 '전략-능력, 응용, 환경'을 제시함 |
| 2016.12. | 13.5 국가전략성산업 발전규획 | 공업정보화부 과학기술부 | - 스마트 제조 발전 13.5 규획 |
| 2017.11. | 인터넷 플러스(+) 선진 제조업 발전 심화를 통한 산업 인터넷 발전에 관한 지도의견 | 국무원 | - 산업 인터넷 발전 추진을 위한 '공업인터넷발전 323 행동' 발표 |
| 2018.10. | 국가 스마트 제조 표준화 로드맵 | 공업정보화부 국가표준화관리위원회 | - 스마트 제조 표준화 작업의 가속화를 위한 표준화 체계 구축 |
자료 : 중상산업연구원(中商产业研究院)
□ 중국 기업 당면 과제
ㅇ 업계에서는 지역 및 산업 간 발전 격차로 모든 기업들에게 스마트화 및 기술 업그레이드를 권장하는 것은 현실적으로 불가능하고 디지털화의 기반을 점차적으로 다져 제조업 생산능력을 제고시키는 것이 우선시되어야 한다는 의견이 제시됨.
-징진지(京津冀), 장강삼각주(长三角), 웨강아오 대만구(粤港澳大湾区)는 대표적인 발전 선행 구역으로 개별 산업 분야에서 이미 세계적 수준을 갖추었지만 동북, 서북, 서남 지역에서는 고에너지, 고오염, 저생산의 생산방식이 여전히 존재함.
ㅇ 산업기계 인력, AGV* 물류로봇 등 자동화 라인을 증설해 하드웨어와 소프트웨어 간의 융합이 이루어져야 한다는 견해도 존재함.
* AGV(Automated Guided Vehicle): 사람이 직접 조작하지 않고 자동으로 짐을 운반하는 차
- 스마트 제조 발전의 핵심은 차세대 정보기술과 선행 기술의 융합이 이루어지는 것이기 때문에 완전한 네트워크 아키텍처*를 구축해 MES, ERP, PLM** 등의 산업 제어 시스템과 공업 소프트웨어의 보급은 설비 업그레이드와 동등하게 중요함.
*네트워크 아키텍처: 컴퓨터, 단말기, 통신회선망의 기능이 알맞게 배분되어 최적의 상태로 컴퓨터 통신망이 구축될 수 있게 하는 기술
**MES(Manufacturing Execution System): 제조업체의 공장 관리를 위한 제조실행시스템
ERP(Enterprise Resource Planning): 기업 내 경영 활동 프로세스들을 통합적으로 연계해 관리해 주며, 기업에서 발생하는 정보들을 서로 공유하고 새로운 정보의 생성과 빠른 의사결정을 도와주는 전사적자원관리시스템
PLM(Product lifecycle management): 제품 설계부터 최종 제품 생산에 이르는 전체 과정을 일괄적으로 관리해 제품 부가가치를 높이고 원가를 줄이는 생산프로세스
ㅇ 제조업 기반이 약한 중소기업은 자동화, 정보화, 디지털화에 이어 스마트화까지 단계적으로 보완해야 하는 상황임.
- 제조업의 경쟁력을 높이기 위해 기업들은 자금을 투입해 자동화라인, 산업 제어 시스템, 생산설비 구축 등 다방면으로 업그레이드할 필요가 있음.
□ 전망 및 시사점
ㅇ '중국 제조 2025' 추진으로 스마트 제조 산업이 빠르게 성장하고 있어 디지털 트윈을 포함한 다양한 신기술 도입과 산업 발전에 큰 영향을 미칠 전망임.
- 중상산업연구원(中商产业研究院)에 따르면 2017년 중국 스마트 제조업 시장 규모는 1조 5150억 위안(약 255조 원)으로 기술 보완과 함께 응용 산업이 꾸준히 성장해 2019년 시장 규모가 1조 9000억 위안(약 319조 원)을 넘어설 것으로 예상됨.
2014-2019년 중국 스마트 제조업 시장규모 및 예측
(단위 : 억 위안)
자료 : 중상산업연구원(中商产业研究院)
ㅇ 사물인터넷, 3D 모델링, 시뮬레이션 및 인공지능 등 다양한 현대적 기술들이 결합된 디지털 트윈은 4차 산업혁명의 핵심이 될 것으로 예측됨.
ㅇ 한국과 중국의 디지털 트윈 기술 도입은 아직 초기 탐색과 실천 단계에 있지만 급속도로 진행되고 있는 사회 전반적인 디지털화 흐름에 발맞춰 중국 내 각 기업들이 디지털 트윈 기술 도입에 꾸준한 관심을 보이고 있음.
ㅇ 한국 기업은 중국 디지털 트윈 관련 정부정책 실행과 진행 현황을 상시 주시하고, 기술 응용 분야 등 협력 가능 분야를 모색해 공동 협력방안을 추진할 필요가 있음.
자료원: 중산산업연구원(中商产业研究院), 중상정보망(中商情报网), 중국기전망(中国机电网), 중국사물인터넷망(中国物联网)， 바이두(百度)， SOHU(搜狐), Bentley Technology, Euclid - News, 포스코경영연구원 자료, 인더스트리뉴스, KOTRA 난징 무역관 정리