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디지털 트윈(Digital Twin)과 작동 구조에 대해서
  • 소식
  • 2024.07.31

디지털 트윈과 작동구조에 대해서

 

인공지능(AI) 기술의 등장과 GPU 수요의 폭증하는 현재의 흐름 속에서, 그 한 축을 담당하는 디지털 트윈(Digital Twin) 환경을 구축하기 위한 노력 또한 상당합니다.

 

디지털 트윈 기술이란

 

 디지털 트윈(Digital Twin) 기술이란 무엇인가요?

 

디지털 트윈은 물리적 객체의 가상 모델이라 정의할 수 있으며, 우리 일상 속에 회사, 버스, 컴퓨터, 기계 등 모든 물리적 객체를 디지털 화면으로 똑같이 구현해낼 수 있는 기술을 말합니다.

 

디지털 트윈 기술을 활용하면 현실 세계의 물리적 객체나 프로세스를 디지털로 모델링하여 실시간으로 정보를 수집할 수 있으며, 뿐만 아니라 분석을 통해 다양한 인사이트 또한 도출해낼 수 있습니다.

 

디지털 트윈 기술 작동 단계

 

디지털 트윈 기술은 어떻게 작동하나요?

 

디지털 트윈의 핵심은 데이터를 수집하고 연결하는 것에 있습니다. 특히 이미 존재하는 데이터를 학습하는 것뿐만 아니라, 현실 세계에서 데이터 수집 장치(IoT) 등을 통해 시시각각 발생하는 데이터를 수집하는 것 또한 포함하고 있습니다.

 

디지털 트윈 기술이 작동하는 것은 크게 3단계로 나누어 볼 수 있습니다.

 

1) 데이터 수집 및 연결

센서, IoT 디바이스 등을 통해 수집된 실시간 데이터가 클라우드 기반의 플랫폼으로 전송되며, 데이터를 가공하고 저장합니다.

 

2) 모델링 및 시뮬레이션

수집된 데이터는 현실의 물리적 객체를 정교하게 모델링 하며, 다양한 변수와 환경 요소에 대한 데이터가 학습된 상태에서 해당 객체가 현실 세계에서 어떻게 작동할지에 대해서 예측하고 시뮬레이션합니다. 다양한 시나리오에서의 작동 방식을 구현해 볼 수 있으며, 여러 작동 데이터 중에서의 최적의 결과를 도출해낼 수 있습니다.

 

3) 실시간 반영 및 제어

디지털 트윈으로 구현된 상태에서는 현실 세계의 데이터를 실시간 연동되기 때문에, 변화에 즉각적인 대응이 가능해집니다. 디지털 트윈이 현실과 일치하고 최신 정보를 즉각 반영하게 하는데 있어 필수적인 단계입니다.

 

이러한 3단계 과정으로 디지털 트윈 기술은 현실 세계의 물리적 대상을 디지털로 반영하게 되며, 실시간 최적화와 향상된 의사결정을 가능하게 합니다.

 

디지털 트윈의 장점

 

디지털 트윈의 장점은 무엇인가요?

 

1) 실시간 의사 결정

실시간 현실 세계의 데이터를 수집하고 분석하여 의사결정에 필요한 정보를 신속하게 제공합니다. 이는 바쁜 업무 환경에서 빠른 대응과 최신 정보에 기반한 정교한 의사 결정을 가능하게 하기 때문에, 해당 시스템이 ‘구축되어 있고 없고’에 따라, 기업의 경쟁력 유지 및 강화와 큰 연관성을 갖게 하는 요인이 될 수 있습니다.

 

2) 자동화 및 효율성

디지털 트윈은 자동화된 시스템과 효율적인 통합으로 작업 프로세스를 최적화하고 생산성을 향상시킵니다.

 

3) 비용 절감과 예측 가능한 유지보수

디지털 트윈은 물리적인 시스템의 상태를 실시간 모니터링하여, 해당 데이터를 통해 예측이 가능하게 합니다. 이는 예방적인 유지보수를 가능하게 하거나 시스템 고장이나 문제를 사전에 방지할 수 있게 합니다.

 

디지털 트윈 기술 사용 산업 분야

 

디지털 트윈 기술이 사용되는 산업 분야는 어떻게 되나요?”

 

디지털 트윈은 단순 시뮬레이션의 확장으로 제품의 프로토타입을 더욱 간편하고 효율적으로 만들 수 있게 합니다. 즉, 건설과 제조, 자동차 쪽에서 상당한 수요가 있는 기술이며, 실제 다양한 방법으로 사용되고 있습니다.

 

1) 건설 산업

건설 산업에서 디지털 트윈 기술은 주택, 상용 건물 및 인프라 프로젝트를 보다 효과적으로 계획할 수 있게 하며, 어떻게 프로젝트가 진행 중인지 또한 실시간으로 파악할 수 있게 합니다. 또한 외관 뿐만 아니라 건축된 이후의 실내 및 실외의 실시간 온도와 이전 온도, 사용 현황 및 공기질 데이터 등을 추산해보거나, 건축된 이후에도 해당 데이터를 모니터링 하면서 입주자들의 편의를 개선할 수 있는 다양한 방향을 모색할 수 있게 합니다.

 

2) 제조 산업

제조 산업에서의 디지털 트윈은 전체 제조 수명 주기에 사용될 정도로 다방면으로 사용됩니다. 디지털 트윈 프로토타입을 사용하면 장비를 지속 모니터링하고, 전체 플랜트 또는 플랜트의 특정 부분이 어떻게 작동하는지 보여주는 성능 데이터를 분석할 수 있습니다.

 

3) 에너지 산업

에너지 산업에서는 해양 플랜트, 정제 시설, 풍력 발전 단지 및 태양열 프로젝트 같은 기존 자산의 성능과 수명 주기를 최적화하는 데 널리 쓰이고 있습니다. 이는 기업의 ESG사업에 있어서 실시간 데이터 모니터링을 통해 탄소배출 절감 등의 목적으로도 적극 활용되기도 합니다.

 

4) 자동차 산업

자동차 산업에서의 디지털 트윈은 차량 성능과 운전자의 안전 등을 한층 더 개선하기 위해 필요한 인사이트를 제공합니다. 차량의 디지털 모델을 만들어 소프트웨어, 기계 및 전기 모델, 차량의 물리적 동작 등에 대한 인사이트 등이 있습니다.

 

5) 의료 서비스 산업

의료 서비스 산업에서의 디지털 트윈은 전체 병원, 기타 의료 시설, 실험실 및 인체의 가상 트윈을 구축하여 신체 장기를 모델링하고 시뮬레이션을 실행하면서 환자가 특정 치료법에 반응과 효과를 예측하는 목적 등으로 쓰입니다.

 

대 인공지능 시대에 따라 GPU에 대한 수요 폭증도 지나서 이제는 확보한 GPU 자원을 통해 인공지능 기술을 개발하거나, 수익화 모델을 개발하는 것 등의 GPU 자원 응용을 어떻게 할 것인가에 대한 단계로 넘어왔습니다.

 

그 안에서는 GPU자원을 효율적으로 활용해야 하는 미션 또한 도처에 존재할 것이며, 당면한 문제를 효율적으로 해소하기 위해 GPU자원을 효율적으로 쓸 수 있게 하는 HPC 솔루션 또한 필요할 것입니다.

 

GPU 자원 분할 및 공유가 가능한 HPC 솔루션, 아렌티어(RNTier) 4.0

 

GPU 자원을 분할하고 공유해서 쓸 수 있게 하는 HPC 솔루션, 아렌티어(RNTier) 4.0

 

클루닉스가 개발한 RNTirer 4.0은 HPC 솔루션으로, 고성능 컴퓨팅 자원 전체를 통합하고, 모든 자원이 연동되어 대시보드로 확인하거나, 클릭 몇 번에 자원을 사용할 수 있게 하는 단일 플랫폼입니다.

 

보유한 GPU를 비롯한 기존 사용하던 컴퓨팅 자원에 해당하는 다량의 CPU, S/W 라이선스, 스토리지 등을 초고속 네트워크로 묶어 자원을 중앙에 통합하여 구성하며, 관리자들은 기업 내 보유한 모든 컴퓨팅 자원을 대시보드로 한 눈에 확인할 수 있으며, 다양한 정책을 설정할 수 있습니다. 또한 사용자는 설정된 정책에 맞게 프라이빗 클라우드 방식으로 접근하여 자원을 쉽게 사용할 수 있게 됩니다.

 

위 글에서 말한 GPU를 분할하여 사용할 수 있는 환경이란, 1장의 GPU 자원 또한 신청한 만큼 자원을 분할하여 제공할 수 있는 Nvidia의 MIG기능을 단일 플랫폼에서 클릭 몇 번에 쉽게 사용할 수 있도록 구현된 것을 말하며, 이는 자원을 더욱 효율적으로 사용할 수 있게 하는 부분을 의미합니다.

 

현재 컴퓨팅 자원 관리에 대한 부분에 어려움이 있으신 분들은, HPC 솔루션 전문가들이 모여있는 클루닉스에 문의하시어 각자가 속해진 기업 및 산업 분야에 맞는 HPC 솔루션을 받아보시길 바라겠습니다.

 

 

[참고자료]

https://orbro.io/blog/digital-twin

https://aws.amazon.com/ko/what-is/digital-twin/

https://www.ciokorea.com/column/329118

https://www.techopedia.com/kr/top-generative-ai-for-business-use-cases

 

 

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