스마트 항만과 디지털 트윈(3)

본 원고는 스마트 항만의 디지털 트윈 모형이 다루어야 하는 데이터 통신 및 공유, 가시화 및 위험 예측을 사례 중심으로 소개하고자 한다.

디지털 트윈 기반 데이터 통신 및 공유

독일 함부르크항은 디지털 트윈 모형에 5G 무선통신 기술을 통합하였다. 함부르크항의 디지털 트윈 모형은 5G-MoNArch(5G Mobile Network Architecture) 프로젝트의 테스트베드로 활용되었다. 5G-MoNArch 프로젝트는 2017년부터 2019년까지 유럽위원회(European Commission)의 자금 지원으로 진행되었고, 유연하고 적응성이 높으며 프로그램 가능한 5G 아키텍처의 개발과 검증을 목적으로 하였다.

함부르크항에서 5G 무선통신 기술은 항만 내의 다양한 요구사항을 해결하기 위해 세 부분에 활용되었다. 첫 번째는 육상 연계영역의 차량 흐름을 개선하기 위해 신호등을 함부르크항 선박 교통관제 센터에 연결하도록 설계된 고신뢰성 저지연(ultra-reliable low latency) 통신이다. 두 번째는 항만 자산의 관리, 유지보수와 같은 항만 운영을 개선하기 위해 기술지원팀의 대화형 증강현실 서비스를 제공하는 향상된 모바일 광대역 통신이다. 세 번째는 해양 연계영역의 환경 측정을 위해 이동하는 바지선에 설치된 환경 센서를 함부르크 항만공사의 애플리케이션 클라우드에 연결하기 위해 개발된 대규모 컴퓨터(machine) 유형 통신이다.

디지털 트윈 기반 가시화 및 위험 예측

이탈리아 리보르노항 역시 5G 무선통신 기술을 실험적으로 적용하고 있다. 리보르노 항만공사는 운영 영역의 스마트 센서, 3차원 라이다(LiDAR), 역광보정(wide dynamic range) 카메라로부터 수집되는 대량의 자료를 5G 무선통신을 통해 확보할 수 있다.

리보르노항의 디지털 트윈 모형은 화물과 장비 등이 포함된 항만 옥외 영역을 대상으로 하였다. 나무상자와 같은 화물이 모형화되고 역광보정 카메라에 의해 감시된다. 기상 조건에 따라 빛의 강도와 방향이 지속해서 변화하는 옥외 환경에서 역광보정 카메라는 화물의 위치 지정과 추적 작업을 정확하게 수행하는데 중요한 임무를 담당한다. 역광보정 카메라의 스트리밍 동영상은 물체 및 위치 식별을 담당하는 소프트웨어에 연결된다. 또한 지게차와 같은 차량에 설치된 센서에 의해 실시간 자료가 수집된다. 에릭슨(스웨덴 통신장비 제조기업)이 공급한 인공지능 기반 플랫폼은 실시간 정보흐름과 관련된 물류 작업과 활동의 순서를 결정한다. 플랫폼이 다루는 작업은 선박 하역, 물품재고 관리뿐만 아니라 지게차와 화물의 이동, 추적, 위치 지정 등을 포함한다. 디지털 트윈을 기반으로 하는 시각화를 통해 운영 효율성 향상, 대용량 데이터 관리, 우발적 사건 방지, 손실 방지 및 위험 예측 등의 효과를 얻고 있다.

시사점

디지털 트윈이 보유해야 하는 주요한 특징 중 하나는 현실 대상과 디지털 모형 간의 정보교환이다. 이러한 정보교환은 2가지 조건을 충족해야 하는데, 첫 번째는 적시에 이루어져야 한다는 것이다. 실시간 정보교환이 필요한 때도 있고 필요하지 않은 때도 있겠지만, 일정한 규칙에 따라 시기 적절하고 연속적인 정보교환이 이루어져야 한다. 두 번째는 양방향 정보교환이 가능해야 한다는 것이다. 현실 대상의 상태가 디지털 모형으로 전달될 뿐만 아니라 디지털 모형에서 얻어진 정보와 지식이 현실 대상의 행위나 의사결정에 반영되어야 한다. 항만 디지털 트윈 모형에서의 원활한 정보교환을 위해서는 5G 무선통신 기술이 추구하는 초고속, 초저지연 및 초연결의 적용 대상으로 항만이 적극적으로 나설 필요가 있다.