생산 현장의 산업 안전 시스템 최적화 도구로서의 디지털 트윈

현대 사회에서 디지털 기술은 제조 및 관리를 포함한 인간 활동의 모든 분야에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있습니다. 유망한 분야 중 하나는 실제 객체와 프로세스의 가상 모델인 기업의 디지털 트윈(Digital Twin, DT)을 활용하는 것입니다. 이러한 모델은 현대적인 정보 기술과 수학적 방법을 사용하여 구축되며, 이를 통해 기업의 상태에 대한 정확하고 최신 데이터를 확보하고 향후 발전을 예측할 수 있습니다.

디지털 트윈이란 무엇인가요?

디지털 트윈(이하 DT)은 시스템의 다양한 구성 요소에 대한 수학적 모델 세트로 구성되어 센서로부터 정보를 지속적으로 수집하는 학습형 시스템입니다. 이 정보는 실제 테스트 결과를 바탕으로 수정되며, 시스템은 전체 수명 주기 동안의 거동을 예측합니다. 디지털 트윈을 사용하면 실제 세계에서 실제 객체의 거동을 시뮬레이션할 수 있습니다.

디지털 트윈의 개념은 약 20년 전 실시간 모니터링, 시뮬레이션 및 예측이라는 명확한 장점을 가진 혁신적인 통합 도구로 처음 제안되었습니다. 본질적으로 이는 실제 객체와 데이터를 주고받는 가상 복제본입니다. 그 이후로 이 용어는 널리 통용되었으며, 디지털 트윈 자체도 매년 새로운 기능을 갖추어 가고 있습니다.

실시간 모니터링 및 데이터 수집을 위한 디지털 트윈의 기능은 시뮬레이션된 환경 내에서 물리적 객체 간의 상호 작용 및 기업 정보 시스템의 외부 환경과의 상호 작용에 달려 있습니다. 데이터 분석은 빅데이터 처리 알고리즘과 머신러닝 도구를 기반으로 합니다. 이러한 기술의 결합과 하나 이상의 프로젝트에서의 구현에는 기술적 역량, 깊은 지식 및 기술이 필요합니다.

최근까지 디지털 트윈을 구축하는 것은 상당히 어려운 과제였으나, 사물인터넷(IoT), 5G 네트워크, 클라우드 컴퓨팅, 인공지능과 같은 디지털 기술 발전의 획기적인 도약 덕분에 상황이 바뀌었으며, 오늘날 디지털 트윈은 주요 기술 트렌드 중 하나로 자리 잡았습니다.

디지털 트윈은 어떻게 작동하나요?

디지털 트윈은 실제 객체, 가상 복제본, 그리고 이들 사이의 지속적인 데이터 교환이라는 세 가지 주요 구성 요소로 이루어집니다. 디지털 트윈의 독특함은 입력 데이터를 설정하기 위해 동시에 작동하는 실제 장치의 센서 정보를 사용한다는 점에 있습니다. 작업은 실시간(온라인) 또는 오프라인 모드에서 수행될 수 있으며, 이후 디지털 트윈의 출력 데이터를 실제 데이터와 비교하여 이상 징후를 발견하고 그 원인을 파악할 수 있습니다.

HSE 전문가에게 디지털 트윈 활용의 이점은 무엇인가요?

HSE 전문가에게 디지털 트윈은 위험 분석, 생산 안전 보장 조치의 계획 및 통제, 직원 교육 분야에서 새로운 가능성을 열어줍니다.

• 위험 평가: 디지털 트윈을 사용하면 기업의 모든 특성과 다양한 구성 요소 간의 관계를 고려하여 상세한 모델을 구축할 수 있습니다. 이를 통해 위험 분석을 수행하고 가장 취약한 구역과 프로세스를 식별할 수 있으며, 비상 상황 예방 및 직원 부상 가능성 감소를 위한 조치를 마련할 수 있습니다.
• 조치 계획 및 모니터링: 디지털 트윈은 장비 교체, 신기술 도입 또는 작업 절차 변경과 같이 계획된 HSE 조치의 효과를 사전에 평가할 수 있는 기회를 제공합니다. 이를 통해 가장 효율적인 솔루션을 선택할 수 있을 뿐만 아니라 도입의 모든 단계에서 조치 이행 과정을 추적할 수 있습니다.
• 직원 교육: 디지털 트윈은 직원 교육을 위한 시뮬레이터로 활용될 수 있습니다. 이를 통해 실제와 가장 유사한 환경에서 직원을 교육할 수 있어 교육의 효율성을 높이고 실제 업무에서의 오류 가능성을 줄일 수 있습니다. 또한, 가상 모델은 사람과 환경에 대한 위험 없이 테스트를 수행할 수 있게 해주므로 HSE 관련 테스트 및 연구 비용을 크게 절감할 수 있습니다.

그러나 디지털 트윈의 적용에는 HSE 분야 전문가의 정보 기술 분야에 대한 특정 지식과 기술이 요구된다는 점을 다시 한번 언급할 필요가 있습니다. 따라서 이러한 가능성을 온전히 실현하기 위해서는 HSE 직원을 대상으로 추가 교육을 실시하고 역량을 강화해야 합니다.

따라서 기업의 디지털 트윈은 업무 효율성을 높이고 사업장의 근로 조건을 개선할 수 있는 HSE 분야의 유망한 방향입니다.