서기환 국토연구원 연구위원

국토·도시에 대한 디지털 트윈 구현 노력들

제조업에서 출발한 디지털 트윈은 환경, 보건 및 의료, 도시와 국토 등으로 적용 분야를 넓혀나가고 있다. 전 세계에 도시(국토) 차원의 디지털 트윈 구현으로 가장 잘 알려진 나라는 싱가포르이다.

싱가포르는 경제(Economy), 사회(Society), 정부(Government) 디지털화를 핵심축으로 국가적인 디지털 전환을 추진 중이다. 스마트 네이션 이니셔티브(Smart Nation Initiatives)라고 명명된 국가전략의 일환으로 싱가포르 국립연구재단(National Research Foundation, NRF)의 주도하에 3차원 가상 도시 모델(3D city model)과 데이터 플랫폼(collaborative data platform)을 구현하는 버추얼 싱가포르(Virtual Singapore) 프로젝트를 추진하였다.

이 프로젝트는 2014년부터 2018년까지 5년간 약 7300만 달러가 투자되어 완성되었다. 버추얼 싱가포르는 3차원 도시 모델을 이용해 통신네트워크(3G·4G) 커버리지를 시각화하거나 도시계획을 지원하는 등 가상 실험실의 기능, 새로운 서비스를 위한 테스트베드 기능, 도시 및 교통계획을 위한 의사결정지원 기능, 연구자들을 위한 연구개발 환경지원 기능 등 4가지 주요 기능을 제공하고 있다. 그러나 버추얼 싱가포르는 특정 기업(Dassault Systems)의 기술에 종속된 나머지 데이터 갱신과 커스터마이징 등에 요구되는 비용 문제로 어려움을 겪기도 하였다.

버추얼 싱가포르 플랫폼이 제공하는 3차원 도시모델.

국가 정책으로 디지털 트윈을 추진 중인 또 다른 나라로 영국이 있다. 영국은 2015년에 미래 영국을 위한 준비로 디지털 빌트 브리튼(Digital Built Britain) 전략을 마련하였다. 이 전략은 영국이 국가 인프라와 건설 분야의 디지털 기술개발에서 세계 최고의 위치를 선점하는 것을 목표로 하였다.

같은 해에 미래 인프라에 대한 구상을 위해 국가인프라위원회(National Infrastructure Commission, NIC)를 설립하고, 디지털 빌트 브리튼 추진을 위한 조직으로 디지털 빌트 브리튼 센터(Centre for Digital Built Britain, CDBB)를 설립하였다. 캐임브리지 대학 내 산·학 협력체로 구성된 CDBB는 인프라 및 건설 데이터 공유를 통한 경제적 성과와 사회적 편익 창출을 위한 수단으로 ‘국가 디지털 트윈(National Digital Twin)’ 프로그램을 제시하였다(Data for the Public Good, 2017).

영국은 싱가포르 사례와 달리 정부가 당장 3차원 도시 모델과 플랫폼을 구축하기보다 국가 디지털 트윈의 실현에 필요한 원칙(Gemini Principles)과 추진전략(Roadmap) 등 주요 가이드라인을 먼저 제시하였다. 또 다른 한편에서는 특정 지역을 선정해 해당 지역의 국가 인프라에 국한된 디지털 트윈 파일럿 프로젝트를 추진하고, 인프라의 에너지 소비를 최소화하거나 교통인프라의 평균 통행 시간을 얼마나 절감시킬 수 있는지 등을 확인하였다. 이를 통해 디지털 트윈의 구축 효과를 파악하고 전국 확산에 필요한 정책적, 기술적 방안을 마련하고자 하였다.

영국 CDBB의 Digital Built Britain 소개자료.

왜, 국토·도시를 디지털 트윈으로 구현하는 것이 필요할까?

가트너(2017)는 2021년까지 대형 제조업체의 절반이 디지털 트윈을 도입할 것이라 예측하면서 이를 통한 편익이 약 10% 정도가 될 것이라고 예상하였다. 실제 디지털 트윈을 가장 먼저 전사적으로 도입한 제너럴일렉트릭(GE)의 경우 항공기 엔진의 1단계 터빈의 고장 예측만으로 보잉사와 같은 항공사 고객들에 대한 유지관리 비용을 대략 4400만 달러(약 500억원) 절감할 수 있었다.

GE는 2016년에 이미 66만개가 넘는 자사 제품을 디지털 트윈으로 구현하였다. 디지털 트윈을 활용해 제품의 생산성 향상, 기계적 손실 감소, 그리고 고객사에 대한 유지관리 비용을 절감해 약 10억 5000만달러(1조 2000억원)의 경제적 편익을 얻을 수 있었다고 한다.

국토·도시 측면에서 디지털 트윈의 효과는 영국의 국가인프라위원회가 발간한 보고서 ‘Data for the Public Good(2017)’에 잘 드러나 있다. 다년간 관련 정책과 연구를 수행해온 영국은 노후화된 국가 인프라를 디지털 트윈 기반의 스마트인프라로 개선 할 경우 연간 약 500억 파운드(77조원)의 경제적 편익을 가져올 것이라 내다 봤다. 한마디로 말하자면 국가 경제 측면에서의 편익과 공공 측면에서 새로운 서비스를 통한 시민들의 삶의 질 향상을 위해 국토·도시의 디지털 트윈을 구현하는 것이라 할 수 있겠다.

제너럴일렉트릭사(GE)의 디지털 트윈 적용에 따른 비용절감 효과.

국토·도시 디지털 트윈 구현을 위한 과제

정부는 디지털 트윈을 한국판 뉴딜의 10대 대표과제로 선정하였다. 코로나19 사태로 인해 경제위기가 심각한 만큼 한국판 뉴딜 사업을 추진하는 중앙부처, 지자체, 공공기관들의 대응도 분주해졌다.

그러나 국토·도시를 디지털 트윈으로 구현하는 것은 제조업의 경우와는 큰 차이가 있다. 국토와 도시는 훨씬 다양하고, 계층화된 개별 디지털 트윈들이 연계되어 이루어진다. 공간적 관점에서 보면 국토·도시 디지털 트윈은 제조업을 비롯한 수 많은 개별 디지털 트윈(예: 상하수도, 전기·통신 네트워크, 도로, 건물, 지형 등)을 담아내는 그릇이라고도 할 수 있다.

즉, 개별 디지털 트윈들이 서로 연계·활용될 수 있도록 표준이 필요하다. 표준은 특정 기관이 일방적으로 만들기보다 데이터를 공유하는 기관들간 협의에 의해 만들어져야 활용성이 높다. 거버넌스가 필요한 이유이다. 필자는 국토·도시의 디지털 트윈 구현에 가장 중요한 요소로 거버넌스를 꼽는 것을 주저하지 않는다.

영국 사례에서처럼 국가 차원의 디지털 트윈을 추진하는 데는 원칙과 로드맵이 필요하다. 그리고 이러한 원칙과 로드맵은 다양한 이해관계자들이 참여해 디지털 트윈의 효과를 극대화할 수 있는 방향으로 수립되어야 한다. 우리나라는 과학기술정보통신부가 국가 디지털 트윈의 추진을 총괄하고, 국토교통부를 비롯한 여러 관계 부처가 해당 분야별로 디지털 트윈 관련 사업을 추진하고 있다.

다행히 과기정통부가 ‘국가 디지털 트윈 추진전략’을 마련하기 위해 노력하고 있다. 국토부도 디지털 트윈과 관련하여 정보화전략계획(ISP) 수립을 추진 중이다. 한 가지 정부에 바라는 것이 있다면 범정부 거버넌스를 구성하고, 다소 시간이 걸리더라도 성급한 정책 마련을 통한 추진보다는 시간을 갖고 신중히 다양한 이해관계자를 포용하면서 진행하기를 기대해 본다.