<스마트 팩토리> 가상화 기술

 

  스마트 공장은 그동안 누부신 발전을 이룬 자동화, 정보화의 기반을 가진 제조기업에 ICT를 융합하여 적용하고 설비로부터 모든 생산운영과정까지 자율 최적화를 실현하는 것이다. 이를 추구하기 위해서는 다양한 상황 변화에서도 정확성이 높은 효율적인 ‘제조 최적화의 달성’이다. 이를 위해서는 가상화 기술인 디지털 트윈과 CPS가 적용되고 고도화되어야 한다.

 

디지털 트윈

 

  디지털 트윈은 프로세스, 제품, 제조 자원 또는 서비스의 가상 모형이다. 가상세계와 물리적 세계를 결합하여 데이터 분석 및 시스템 모니터링을 통해 문제가 발생하기 전에 이를 차단하고 중단시간을 방지하여 새로운 기회를 개발한다. 디지털 트윈은 실시간 모니터링, 시뮬레이션, 메타버스 등과는 다르다. 가상의 모델과 현실이 통신기술로 연동돼 서로 동기화되어 상호 영향을 주는 것이 디지털 트윈의 핵심이다.

  디지털 트윈은 현실과 가상이 양방향으로 영향을 미친다. 현실의 ‘쌍둥이’인 가상 모델이 시뮬레이션 형식으로 끊임없이 현실과 비교, 대조 작업을 벌인다. 실시간으로 바뀌는 현실 조건을 가상 모델에 반영하기 위해서다. 그리고 가상 시뮬레이션을 통해 나온 결론을 현실에 적용한다. 가상과 현실이 서로 ‘최적화 보정 작업’을 하는 셈이다.
  공장에서는 디지털 트윈을 활용하여 설비의 상태, 문제의 원인과 결과, 환경과의 관계 등의 데이터를 축적하고 향후 나타날 이상 징후를 사전에 감지하여 미리 대응하거나 개선할 수 있다.

 

CPS(Cyber-Physical System: 가상물리시스템)

 

  CPS는 가상시스템과 물리시스템의 연동으로 실현된다. 디지털 트윈과 CPS와의 차이점은 디지털 트윈은 물리시스템의 현상을 가상시스템에서 있는 그대로 실시간으로 모니터링할 수 있다는 것인데 반해, CPS는 여기에 덧붙여 가상시스템에 구축된 인공지능을 활용하여 가상시스템에 지시하고 이를 물리시스템에서 운영되는 자원을 제어함으로써 최적화를 통한 가상물리시스템의 융합을 이루는 데 있다.

  가상물리시스템의 주요 기술은 가상의 세계와 실제 세게를 연동하기 위하여 실제 세계에서 발생하는 현상을 실시간으로 반영하기 위하여 사물 인터넷 기술 등이 사용된다. 현실세계와 가상세계를 연동하여 표현하는 기술로는 디지털 트윈의 물리적 모형화 기술, 논리적 모형화 기술, 역공학적 해석 모형화 기술이 있다. 하지만, 이러한 디지털 트윈 기술은 아직 초기 단계이고 다양한 현상을 대변할 수 없기 때문에 다양한 사용 목적에 따라 적합한 서비스 모형을 제공하기 위하여 다각적인 모형 개발 기술이 요구되고 있다.

 

 

[참조: 정태용, "제조기업 생존 키워드! 스마트팩토리", 바른북스, 2022]