디지털 트윈 유형
스마트 시티 시뮬레이션
스마트 시티가 많은 지역에서 생겨나고 있습니다. 도시들은 비디오 카메라, 엣지 컴퓨팅, AI를 사용하여 주차에서 교통 흐름, 범죄 패턴에 이르기까지 모든 것을 파악할 수 있죠. 도시 계획자는 이러한 데이터를 연구하여 도시 디자인을 구축하고 개선할 수 있습니다.
스마트 시티의 디지털 트윈은 더 나은 건설 계획과 지방 자치 단체의 지속적인 개선을 가능하게 합니다. 스마트 시티는 시뮬레이션을 실행하기 위해 도시의 3D 복제본을 구축하고 있습니다. 이러한 디지털 트윈은 교통 흐름, 주차, 가로등 등의 여러 요소를 최적화하여 도시의 삶의 질을 높이고, 개선 사항을 현실 세계에서 구현할 수 있습니다.
다쏘시스템(Dassault Systèmes)은 전 세계의 디지털 트윈 구축을 지원하고 있습니다. 홍콩에서는 시각화를 위해 도시의 3D 시뮬레이션을 사용하여 보행성 연구에 대한 예를 제시했습니다.
NVIDIA Metropolis 는 개발자와 서비스 제공업체가 AI 로 구현한 비전을 통해 물리적 공간을 더 잘 계측하고 더욱 스마트한 인프라와 공간을 구축할 수 있도록 지원하는 애플리케이션 프레임워크, 개발자 도구 세트, 전문 파트너들로 구성된 대규모 에코시스템입니다. 이 플랫폼은 AI 훈련에서 추론에 이르기까지 엣지 투 클라우드 배포를 용이하게 하며, 엣지 노드 플릿을 더 잘 관리하기 위한 Fleet Command와 같은 엔터프라이즈 관리 도구를 포함합니다.
지구 시뮬레이션 디지털 트윈
디지털 트윈은 기후 모델링에도 적용되고 있습니다.
NVIDIA 창립자 겸 CEO 젠슨 황(Jensen Huang)은 기후 변화 예측에 특화된 세계에서 가장 강력한 AI 슈퍼컴퓨터 구축 계획을 공개했습니다.
Earth-2 또는 E-2라는 이름의 이 시스템은 Omniverse에서 지구의 디지털 트윈을 생성합니다.
이와 별도로, 유럽연합(EU)은 지구의 디지털 시뮬레이션을 구축하기 위한 계획인 데스티네이션 어스(Destination Earth)를 시작했습니다. 이 계획의 목적은 과학자들이 기후 발달과 극한 날씨를 정확하게 매핑할 수 있도록 돕는 것입니다.
2050년까지 기후 중립을 달성하기 위한 EU 법을 지원하는 디지털 트윈은 기후, 대기, 기상 센서에서 지속적으로 업데이트되는 관측 데이터를 기반으로 1km 범위로 렌더링됩니다. 이 디지털 트윈은 인간 활동이 환경에 미치는 영향에 대한 측정도 고려할 계획입니다.
네이처 전산 과학(Nature Computational Science)에 발표된 논문에 따르면, 데스티네이션 어스 디지털 트윈 프로젝트가 최대치로 구현되기 위해서 20,000개의 GPU를 탑재한 시스템이 필요할 것으로 예상됩니다. 시뮬레이션 통찰력은 과학자들이 시나리오를 개발하고 테스트하는 데 도움을 줄 수 있습니다. 이는 정책 결정과 지속 가능한 개발 계획에 도움이 되는 정보를 제공할 수 있습니다.
이러한 프로젝트는 가뭄 위험을 평가하고 해수면 상승을 모니터링하며 극지방의 기후 변화를 추적하는 데 도움이 될 수 있습니다. 또한 식량과 물 문제, 풍력 발전소나 태양열 발전소와 같은 재생 에너지에 대한 계획에도 사용할 수 있습니다. 목표는 주요 디지털 모델링 플랫폼을 2023년까지 운영하고 디지털 트윈을 2027년까지 구현하는 것입니다.
데이터센터 네트워킹 시뮬레이션
네트워킹은 디지털 트윈이 데이터센터의 가동 중지 시간을 줄일 수 있는 영역입니다.
네트워크는 갈수록 복잡해지고 있습니다. 네트워크 규모, 노드 수, 구성요소 간의 상호 운용성은 복잡성을 가중시켜 사전 프로덕션과 스테이징 운영에 영향을 주죠.
네트워크 디지털 트윈은 시뮬레이션에서 라우팅, 보안, 자동화, 모니터링을 사전 테스트하여 초기 배포 속도를 높입니다. 또한 시뮬레이션에서 네트워크 변경 요청을 검증하는 것을 포함해 지속적인 운영을 향상시켜 유지관리 시간을 단축해 줍니다.
API와 자동화의 도입으로 네트워킹 운영도 고급 기능으로 발전했습니다. 스트리밍 텔레메트리(디바이스와 장비용 IoT 연결 센서)는 문제에 대한 가시성을 확보하기 위해 네트워크에서 데이터와 분석을 지속적으로 수집할 수 있습니다.
NVIDIA Air 인프라 시뮬레이션 플랫폼은 네트워크 엔지니어가 데이터센터 네트워크의 디지털 트윈을 호스팅할 수 있게 합니다.
디지털 트윈을 활용한 5G 서비스
통신 장비, 서비스 글로벌 기업인 에릭슨(Ericsson)은 수십 년간 쌓아온 무선 네트워크 시뮬레이션 전문 지식을 NVIDIA Omniverse Enterprise와 결합하고 있습니다.
에릭슨은 5G 마이크로 셀과 타워, 그리고 주변 환경 간의 상호 작용을 정확하게 시뮬레이션하여 성능과 적용 범위를 극대화하기 위해 도시 규모의 디지털 트윈을 구축하고 있습니다.
자동차 제조 디지털 트윈
전 세계에 31개의 공장이 있는 독일의 BMW 그룹은 디지털 트윈에 대해 NVIDIA와 협력하고 있습니다. BMW 그룹은 공장 시뮬레이션을 실행하여 운영을 최적화하는데 NVIDIA Omniverse Enterprise를 활용하고 있죠.
BMW 공장에서는 각 차량에 대해 100가지 이상의 옵션과 40가지 이상의 BMW 모델을 제공하여 총 2,100가지의 가능한 신차 구성을 제공합니다. BMW 공장에서 생산되는 차량의 약 99%는 맞춤형 구성이기 때문에 조립 라인에 자재를 비축하는 데 어려움이 있습니다.
BMW 그룹은 공장의 자재 흐름을 유지하기 위해 NVIDIA Isaac 로보틱스 플랫폼을 활용해 물류용 로봇을 배치함으로써 생산 환경의 자재 유통을 개선하고 있습니다. 사전 생산 단계에서 디지털 휴먼과 함께 시뮬레이션 시나리오에 투입되는 이러한 인간 지원 로봇을 통해, BMW 그룹은 생산에 착수하기 전에 디지털 트윈의 공장 환경에서 로봇 애플리케이션을 안전하게 테스트할 수 있습니다.
BMW 그룹은 또한 가상 시뮬레이션을 통해 조립 라인은 물론 작업자의 인체 공학과 안전을 최적화할 수 있습니다. 다양한 지역의 계획 전문가가 NVIDIA Omniverse에 가상으로 연결할 수 있어, 글로벌 3D 설계 팀이 공유 가상 공간에서 여러 소프트웨어 제품군에 대해 동시에 협업할 수 있습니다.
NVIDIA Omniverse Enterprise는 다양한 산업 애플리케이션을 위한 디지털 트윈을 가능하게 합니다.
건축, 엔지니어링, 건설 분야
건물 설계 팀들은 효율적인 협업, 더 빠른 렌더링 반복, 정확한 시뮬레이션과 포토리얼리즘에 대한 기대치에 대한 높아지는 요구를 직면하고 있습니다.
팀이 전 세계에 분산되어 있다면 이러한 요구가 더욱 어려워질 수 있죠.
건축가, 엔지니어, 건설 팀을 위한 Omniverse 에서 디지털 트윈을 생성하면 개발 속도를 높이고 기한 안에 계약을 수행할 수 있습니다.
팀들은 서로 다른 소프트웨어 애플리케이션에서 동시에 작업하는 경우에도 단일 대화형 플랫폼인 Omniverse를 통해 가상으로 함께 모여 마치 같은 공간에 있는 것처럼 빠르게 건축 모델을 개발하고, 완벽한 물리적 정확성과 충실도로 시뮬레이션할 수 있습니다.
유통, 풀필먼트 분야
주문 풀필먼트를 위한 물류는 복잡한 구조의 거대 산업입니다. 풀필먼트 센터는 이제 로봇의 도움을 받아 작업자 부상을 방지하고 효율성을 높일 수 있습니다. AI와 엣지 컴퓨팅으로 구동되는 카메라로 가득 찬 환경으로 제품을 빠르게 찾아 꺼내고 포장할 수 있습니다. 이 덕분에 우리가 당일 배송으로 물품을 받을 수 있게 됐습니다.
디지털 트윈을 사용하면 이 중 상당 부분을 가상 환경에서 생성할 수 있으며, 시뮬레이션을 실행하여 병목 현상과 기타 문제를 제거할 수 있습니다.
Kinetic Vision은 디지털화와 AI기술을 통해 디지털 트윈으로 지능형 풀필먼트와 물류 센터를 재창조하고 있습니다. 지능형 매장과 풀필먼트 센터 네트워크를 성공적으로 구현하기 위해서는, 실시간 제품 인식과 같은 혁신적인 엣지 컴퓨팅과 AI 솔루션을 가능하게 하는 강력한 정보, 데이터, 운영 기술이 필요합니다. 이러한 기술은 보다 빠르고 민첩한 제품 검사와 주문 이행을 가능하게 합니다.
에너지 산업의 디지털 트윈
지멘스 에너지는 NVIDIA Omniverse 플랫폼을 통해 발전소의 예지 정비를 지원하는 디지털 트윈을 구축하고 있습니다.
지멘스 에너지는 NVIDIA A100 Tensor Core GPU에서 실행되는 NVIDIA Modulus 소프트웨어 프레임워크를 사용해, 시간이 지남에 따라 발생되는 금속에 대한 열, 물, 기타 조건의 부식 효과를 시뮬레이션함으로써 유지 관리 요구 사항을 세밀하게 조정할 수 있습니다.
탄화수소 탐사
석유 회사는 새로운 저류층을 발굴하거나 재정적, 환경적 단점이 가장 적은 생산 단계의 유전을 재평가하려면 막대한 위험을 감수해야 합니다. 시추 작업은 수억 달러의 비용이 들 수 있습니다. 에너지 기업은 탄화수소를 찾은 후 신규 또는 지속적인 생산을 위한 가장 수익성 있는 전략을 신속하게 파악해야 합니다.
저류층 시뮬레이션을 위한 디지털 트윈은 수백만 달러를 절약하고 환경 문제를 방지할 수 있습니다. 기술 소프트웨어 애플리케이션을 사용함으로써, 에너지 기업들은 물과 탄화수소가 지하 우물 속으로 흐르는 방식을 모델링할 수 있습니다. 이를 통해 슈퍼컴퓨터에서 잠재적으로 문제가 될 수 있는 상황과 가상 생산 전략을 평가할 수 있습니다.
디지털 트윈에서 사전에 위험을 평가한 탐사 업체는 새로운 프로젝트에 착수할 때 손실을 최소화할 수 있습니다. 디지털 트윈의 분석을 기반으로 실제 생산 버전은 생산량 확대를 위해 최적화될 수도 있습니다.
공항 효율성
공항은 디지털 트윈을 통해 고객 경험을 개선할 수 있습니다. 예를 들어, 비디오 카메라로 미국 교통안전국(TSA)을 모니터링하고, 피크 시간 병목 현상을 분석에 AI를 적용하는 방법을 찾을 수 있습니다. 이러한 문제는 디지털 모델에서 처리된 다음, 항공편을 놓치는 사례를 줄이기 위해 실제 프로덕션에 적용될 수 있습니다. 수하물 처리 영상을 평가하여 디지털 환경에서 수하물의 정시 도착율을 높일 방법을 고안할 수 있습니다.
항공기 턴어라운드(turnaround)도 개선할 수 있습니다. 많은 조업사들이 도착한 항공기가 다시 출발 준비를 마치고 활주로로 나갈 수 있도록 서비스를 제공합니다. 항공사는 적시 턴어라운드를 위하여 이러한 조업사들을 추적하는데 비디오를 활용할 수 있습니다. 또한 디지털 트윈은 서비스 관리를 분석함으로써 실제 변경을 하기 전에 워크플로우를 최적화할 수 있습니다.
이렇게 함으로써 항공사는 조업사가 서비스를 신속하게 수행하도록 책임을 물을 수 있습니다. 케이터링 서비스 제공업체, 청소업체, 연료 보급, 쓰레기와 폐기물 수거, 기타 서비스 제공업체는 모두 항공기가 정시에 운행되도록 하기 위해 항공사와 서비스 수준 계약(SLA)라는 것을 체결합니다. 이러한 모든 활동은 디지털 세계의 시뮬레이션에서 실행한 다음, 실제 결과를 위해 프로덕션 일정에 적용하여 출발 지연을 줄일 수 있습니다.
NVIDIA Metropolis는 공항과 기타 산업이 엣지에서 방대한 양의 비디오를 처리함으로써 실시간으로 운영을 분석하고 분석 결과에서 통찰력을 얻을 수 있도록 돕습니다.
디지털 트윈의 미래는?
디지털 트윈 시뮬레이션은 등장한지 반세기가 되었습니다. 그러나 GPU, AI, 소프트웨어 플랫폼의 지난 10년간의 발전은 고충실도의 보다 몰입도 높은 경험을 구현하게 되면서 기술 도입을 촉진하고 있습니다.
이는 가상 현실과 증강 현실의 보급이 증가할수록 더 가속화될 것입니다.
분석 전문 기업IDC에 따르면, VR 헤드셋의 전 세계 판매량은 2021년 약 700만 대에서 2025년 2800만 대 이상으로 증가할 것으로 예상됩니다.
이는 가상 환경을 위해 훨씬 더 많은 헤드셋이 연결되고 콘텐츠가 소비된다는 뜻이죠.
그리고 그 안에 있는 모든 사람들은 AI, 인간과 로봇의 상호 작용, 무한 시뮬레이션을 위한 NVIDIA Omniverse 플랫폼에 액세스하여 디지털 트윈의 엄청난 발전을 주도할 것입니다.
NVIDIA의 레바레디안은 “가상 세계와 디지털 트윈은 오랫동안 이야기된 주제입니다. 이제 AI가 가능해졌고 가능성이 폭발적으로 증가하고 있는 만큼, 우리는 이론을 현실로 전환하는 시작 단계에 있습니다”라고 말했습니다.
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