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지속가능한 농업을 위한 디지털 트윈

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◈ 목차

1. 디지털 트윈의 개념

2. 디지털 트윈의 구성 요소

3. 디지털 트윈 적용 사례

4. 디지털 트윈 연합 기술

5. 디지털 트윈과 스마트팜

6. 지속가능한 농업을 위한 디지털 트윈

◈본문

디지털 트윈의 개념

디지털 트윈은 관심 대상에 대한 디지털 표현으로, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 모니터링, 분석, 시뮬레이션함으로써 현실을 최적화하고 미래를 예측하는 데 사용된다 (IoTFS-0212-R1, 2022).

디지털 트윈의 기원과 발전

▶ 디지털 트윈은 2002년 미국 미시간 대학교의 마이클 그리브스(Michael Grieves) 박사가 개념을 제안하였고, 제너럴 일렉트릭(이하 GE, General Electric)이 제조업 분야에 성공적으로 도입하였다.

▶ 디지털 트윈은 관심 대상인 물리 객체를 가상 공간에 모사한 디지털 모델로서, 물리 객체와 디지털 트윈 간 지속적으로 상태를 동기화하고 분석함으로써 현실 세계를 최적화할 수 있다.

▶ 디지털 트윈의 성공적 사례로서, GE는 항공기 엔진의 3D 설계 모델과 실시간 엔진의 상태 정보를 분석하고 이를 예지 보전에 활용함으로써 항공기 유지보수 기간을 최소화하고 있다.

▶ 코로나 19로 인한 외국인 인력 수급 문제, 러시아-우크라이나 전쟁으로 인한 에너지 비용 증가, 이상 기후 및 생태 위기 등 현재 농업은 여러 가지 위험에 직면하고 있다.

▶ 디지털 트윈은 산업 분야의 이러한 다양한 위기에 대응하기 위한 기술로 주목받고 있다. 기존의 스마트팜은 단순히 온도, 습도 등 환경에 대한 데이터만으로 관제 및 제어를 수행한 데 비해, 디지털 트윈은 농업 분야에서 필요한 모든 데이터를 가시화하여 적시에 활용하도록 지원한다.

▶ 디지털 트윈은 다양한 작물별 생육 조건 및 상황 등에 대한 데이터를 기반으로 작물의 기능적 원소 및 성분 등 다양한 변수를 조정하고 모델링 및 시뮬레이션 함으로써 수확량을 증대하고 맞춤형 농업을 지원한다.

▶ 이렇듯, 디지털 트윈은 현실 세계의 모든 대상을 가상 세계에 표현하고 지속적으로 분석 및 개선하기 위한 기술로서, 사회 전체의 효율을 향상시키고, 지속가능한 사회의 기반을 제공할 수 있을 것으로 기대된다.

디지털 트윈의 개념

▶ ‘디지털 트윈’의 개념은 마이클 그리브스 박사가 제품 생애주기 관리(Product life cycle management)의 이상적 모델로 설명하면서 등장하였고, 이후 GE가 자사의 엔진, 터빈 등 제품에 디지털 트윈 모델을 적용하면서 널리 알려졌다.

- ITU-T Y.4600에 따르면, 디지털 트윈은 관심 대상에 대한 디지털 표현으로, 응용 도메인에 따라 동기화, 실시간 등 서로 다른 기능을 필요로 한다.

- 관심 대상은 사람, 기계, 자동차, 건물, 환경 등 현실 세계에서 관찰 가능한 모든 것을 포함한다. 관심 대상의 상태와 속성에 대한 데이터가 지속적으로 디지털 트윈과 동기화되고, 이 데이터가 분석되어 관심 대상을 최적화하기 위한 정보가 생성된다.

- 디지털 트윈은 도입 목적에 맞게 현실 세계의 데이터를 분석하여 수많은 솔루션과 서비스를 만들고 운영 효율성 및 비용 최적화를 위해 실시간 동기화 및 피드백을 수행하는 동적인 모델이다.

...................(계속)

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