중국, 미래 유망기술 디지털 트윈(Digital Twin) 뜬다

[바람개비]

중국, 미래 유망기술 디지털 트윈(Digital Twin) 뜬다

2019-03-11 구은아 중국 난징무역관

- 스마트 제조 중심으로 확산, 스마트 시티, 항공 분야에도 속속 도입 -

- 2025년까지 3조9000억 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 미래기술 중 하나로 디지털 트윈을 꼽음.

디지털 트윈 도입에 따른 2025년 경제적 부가가치 추정

(단위: 조 달러) 

	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 수력발전소 터빈을 디지털 트윈으로 설계 후 가동해 전력 효율성을 높이고 가동중지 시간을 줄였음. * PREDIX：산업용 중대형 장비나 부품에 부착된 센서로 축적되는 데이터를 분석해 현장에서 발생하는 각종 문제들을 해결할 수 있는 소프트웨어 플랫폼임.
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.
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. - 디지털 트윈 기술 도입으로 지멘스는 생산 제조 현장의 장비 관리, 부품 업그레이드, 유지 보수 사정을 파악해 재작업률을 약 20% 감소시킴.
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. 

  ㅇ 2018년 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 트윈기술은 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)

  ㅇ 2018년 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 상황 판단에 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 기업에 스마트화 및 기술 업그레이드를 권장하는 것은 현실적으로 불가능하고 디지털화의 기반을 점차적으로 다져 제조업 생산능력을 제고시키는 것이 우선시돼야 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 배분돼 최적의 상태로 컴퓨터 통신망을 구축하는 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 전사적 자원관리시스템

    ** 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 제조산업이 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 1조5150억 위안(약 255조 원)으로 기술 보완과 함께 응용산업이 꾸준히 성장해 2019년 시장 규모가 1조9000억 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 진행되는 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 응용분야 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