디지털 트윈이란?
- 디지털 트윈은 건설과 건설 환경에서 필수적인 도구로 떠오르고 있습니다.
- 2022년 1월, 라스베가스에서는 시내 7 제곱킬로미터(km2) 구간의 디지털 트윈을 공개하였습니다.
- 2021년 미국에서는 양당 협의의 사회기반시설(인프라) 법안을 통과시켰으며, 3D 모델링과 디지털 트윈 기술을 포함한 디지털 건설 도구에 대한 투자 확대를 구체적으로 요청하였습니다.
- 그렇다면 디지털 트윈은 무엇이고 건설 산업에서 어떻게 사용될까요?
디지털 트윈이란?
데이터 트윈이라고도 불리는 디지털 트윈은 실제 사물의 디지털 표현입니다. 디지털 쌍둥이는 구축된 환경 밖에서 많은 응용 프로그램을 보유하고 있으며 자동차, 의료, 시스템 엔지니어링 및 항공 우주 산업에 사용됩니다. 예를 들어, 디지털 트윈 기술은 포뮬러 1 경주에서 성능을 향상시키고 수술 중 관리를 개선하기 위해 사용되었습니다.
사실, 최초의 데이터 쌍둥이는 1970년 나사의 아폴로 13호 임무 동안 사용되었습니다. 산소 탱크가 임무 초기에 폭발하여 우주 비행사들의 생명과 전체 임무를 위태롭게 했을 때, 그것은 200,000 마일 떨어진 곳에서 탱크가 누출되는 문제를 진단하고 해결하는 데 도움을 준 디지털 쌍둥이였습니다.
건설에서 디지털 트윈은 건설 프로젝트 또는 자산의 정확한 디지털 복제품입니다. 건물 또는 건물 그룹, 다리, 고속도로, 도시 블록 또는 도시 전체입니다. 건설 분야의 디지털 쌍둥이는 데이터 쌍둥이, 가상 모델 또는 차세대 애즈-빌트(As-Built) 도면이라고도 할 수 있습니다.
건설용 디지털 트윈은 어떻게 생성되나요?
디지털 트윈은 3D 레이저 스캐너, 드론, 센서, 카메라 및 기타 IoT 관련 장치와 같은 기술을 사용하여 건물이나 구조물에 대한 실제 정보를 수집하고 결합하여 만들어집니다. IoT와 AI의 지원을 받는 디지털 트윈은 여러 소스에서 학습하고 실제 세계의 조정 사항을 반영하여 자동으로 업데이트할 수 있습니다.
디지털 트윈은 물체의 속성 및 상태에 대한 정보를 제공하므로 교통이나 바람으로 인한 응력 하중, 파이프 누수 등 물리적 방향뿐만 아니라 기타 상태, 상호 작용 및 업데이트에 대한 인사이트도 포함할 수 있습니다.
건설용 디지털 트윈은 어떻게 액세스하나요?
디지털 트윈은 Trimble Connect, Quadri, Agile Assets, or Tekla 등의 전문 소프트웨어를 통해 액세스할 수 있습니다. 이러한 시스템은 프로젝트 이해 관계자에게 디지털 트윈 저장 및 공유를 위한 중앙 집중식 단일 소스를 제공합니다.
건설용 디지털 트윈은 어떻게 최신 상태로 유지되나요?
디지털 트윈은 BIM 및 3D 모델링 소프트웨어, 스캐닝 및 포인트 클라우드 데이터, 측량 데이터, 트윈에 실시간으로 정보를 전송하는 수많은 IoT 센서 및 디바이스를 통해 해당 물리적 자산과 동기화 상태를 유지합니다.
디지털 트윈은 BIM 활동에 중요한 분석적 우위를 제공합니다. 건설 팀은 여러 소스에서 데이터를 수집하고 해당 정보를 3D 모델에 통합함으로써 모든 구성 요소에 대한 정확한 인사이트를 얻을 수 있습니다. 디지털 트윈 기능의 도움으로 BIM 모델은 물리적 자산을 자동으로 업데이트하는 '살아있는' 표현으로 진화하고 있습니다.
디지털 트윈은 현실 세계를 가상 세계와 일치시키고 환경이 특정 물리적 자산에 미치는 영향을 조명하는 데 도움이 됩니다.
건설업계에서 디지털 트윈을 사용하는 방법
건설 업계에서 디지털 트윈의 주요 이점은 BIM(빌딩 정보 모델링)의 분석 기능을 개선하는 데 도움이 된다는 점입니다. 디지털 트윈 기술은 BIM 모델에 새로운 차원의 정교함을 더하여 이해관계자가 물리적 자산의 실시간 상태, 작업 조건 및 위치를 시각화할 수 있도록 합니다.
디지털 트윈 덕분에 시설 소유자와 관리자는 디지털 환경에서 물리적 구조의 모든 지표를 재구성할 수 있습니다. 또한 프로젝트 팀은 실제 물리적 건물, 구조물 또는 작업 현장에 영향을 미치는 변경을 수행하기 전에 디지털 방식으로 실험하고 예상 결과를 분석할 수 있습니다.
건설 분야에서 디지털 트윈의 다른 이점은 다음과 같습니다:
- 리소스 관리: 디지털 트윈을 사용하면 사무실과 현장 사이에 정보 파이프라인을 생성할 수 있습니다. 프로젝트 이해관계자는 자동 데이터 전달을 통해 할당 문제를 예측하고 인건비와 예산의 균형을 맞출 수 있습니다. 이를 통해 작업 현장을 보다 효율적이고 경제적으로 운영할 수 있습니다.
- 연결성: 디지털 트윈은 중앙 집중식 플랫폼에서 정보를 제공합니다. 이 기술은 시공 가능한 데이터로 3D 모델을 자동으로 업데이트하여 BIM을 한 단계 더 발전시킵니다. 구성 요소 치수, 모델 세부 정보, 작업 조건 등을 콘텐츠 지원 모델에 추가할 수 있습니다. 이렇게 하면 수년에 걸쳐 건물과 함께 모델이 진화하더라도 세부 정보가 손실되지 않습니다.
디지털 트윈의 이점은 초기 구축이 완료되었다고 해서 끝나지 않습니다. 일상적인 자산 사용에 대한 스마트한 솔루션을 지속적으로 제공합니다.
- 부가가치 창출: 디지털 트윈을 프로젝트 소유자에게 넘겨 지속적인 구조적 개선을 지원할 수 있습니다. 디지털 트윈의 인사이트는 향후 의사결정에 도움을 주고 일상적인 운영에 대한 귀중한 통찰력을 제공할 수 있습니다. 또한 디지털 트윈은 향후 최적화 프로젝트에서 데이터를 활용하고자 하는 고객에게 부가가치 자산이 될 수 있습니다.
- 간소화된 시설 관리: 디지털 트윈은 자산 관리의 부담을 상당 부분 덜어줄 수 있습니다. 예를 들어, 수리가 필요한 경우 디지털 트윈은 문제 영역을 정확히 찾아내고 필요한 사양을 기술자와 공유할 수 있습니다. 심지어 작업 비용을 청구할 대상도 추적할 수 있습니다.
- 지속적인 효율성 개선: 진정으로 효율성을 높이려면 시설이 어떻게 사용되고 있는지 파악해야 합니다. KONE은 최근 디지털 트윈을 사용하여 사람들이 엘리베이터를 어떻게 사용하는지 분석했습니다. 센서를 사용하여 사람들이 건물 내에서 어떻게 이동하는지 추적했습니다. 목표는 특히 바쁜 아침 시간에 엘리베이터 대기 시간을 줄이는 것이었습니다.
건설 프로젝트에서 디지털 트윈을 활용하여 주요 과제 해결
디지털 트윈은 복잡합니다. 성공을 위해서는 커뮤니케이션, 협업, 사전 작업 및 실시간 업데이트가 필요합니다. 잠재적인 문제를 피하려면 시간을 투자할 가치가 있습니다.
다음은 몇 가지 일반적인 디지털 트윈 문제와 해결책입니다.
문제점
- 연결성 부족: 디지털 트윈 방식은 BIM을 CAD 디스플레이 이상의 수준으로 끌어올리는 데 도움이 됩니다. 안타깝게도 BIM 모델은 준공 데이터를 사용하지 않고 생성되는 경우가 많습니다. 그 결과 진정한 트윈이 아닌 디지털 표현, 즉 사물 인터넷(IoT)에 연결할 수 없는 디지털 표현이 생성됩니다.
- 오래된 정보: 계약업체는 변경 주문으로 설계 모델을 업데이트하지 않는 경우가 너무 많습니다. 정확한 실시간 데이터가 없으면 디지털 트윈이 의도한 대로 작동할 수 없습니다.
해결방안
- 진행 상황 모니터링: 관리 콘텐츠, 프로젝트 관리 소프트웨어 및 공통 데이터 환경과 같은 도구를 사용하여 전체 건설 워크플로우에서 데이터를 수집하고 공유하세요. 일관된 정보 흐름을 통해 모델이 진행됨에 따라 중요한 세부 정보가 번역 과정에서 누락되지 않도록 할 수 있습니다.
- 데이터 정렬: 3D 레이저 스캐너와 포인트 클라우드 데이터를 사용하여 설계 모델과 준공된 구조물을 비교하여 불일치하는 부분을 찾아냅니다. 이 정보를 사용하여 향후 의사 결정 및 조정에 활용할 수 있습니다.
디지털 트윈의 미래
디지털 트윈은 건설 산업을 계속 혁신할 것으로 예상됩니다. 2020년의 한 연구에 따르면 디지털 트윈 시장은 2026년까지 482억 달러로 증가할 것으로 예상됩니다.
새로운 기술을 통해 더욱 정확한 디지털 모델을 만들 수 있게 되었습니다. Boston Dynamics의 건설 기술 관리자이자 Spot the Dog의 제품 관리자인 브라이언 링글리는 건설 자동화와 로봇 공학이 계속해서 발전하고 업계에 차츰 도입될 것이라고 말합니다. 그는 디지털 트윈 스타터 세트가 건설업체의 수익을 창출할 수 있을 것으로 보고 있습니다. 디지털 스마트 자산 시스템은 성공적인 디지털 트윈에 필수적인 실시간 데이터 캡처를 위해 더 많은 모바일 스캐닝 로봇(예: Spot)을 사용할 것입니다.
디지털 트윈 기술은 도시 모델링에서도 인기를 얻고 있습니다. 도시와 지방 자치 단체는 스마트 시티를 만들기 위해 디지털 트윈을 사용하고 있습니다. 인구 증가 및 기후 변화 모델링을 비롯한 계획 수립을 위해 도시 전체를 디지털화합니다.
기술이 어떻게 사용되든 한 가지 사실은 변하지 않습니다: 디지털 트윈은 진정한 시공 가능한 프로세스를 가능하게 함으로써 BIM 기능을 향상시킵니다. 복잡한 데이터를 즉시 추적, 저장 및 표시할 수 있는 모델은 모든 건설 단계와 향후 몇 년 동안 가치 있고 실행 가능한 정보를 제공하는 데 도움이 됩니다. 입찰부터 시공까지, 디지털 트윈은 작업을 완료하는 데 필요한 미래입니다.