DX(디지털전환)시대를 맞아 산업 전반에 걸친 AI·데이터 기반의 생태계가 빠르게 확산하고 있다. 특히, XR(VR,AR,MR) 기술을 핵심으로 하는 메타버스가 주목을 받으면서, 가상과 실제를 결합한 디지털 트윈 기술은 그 효용성이 입증되면서 다양한 산업 분야에서 적용이 확대되고 있다.
디지털 트윈은 현실과 별개인 가상 세계를 의미하는 메타버스와 달리 현실의 상태를 디지털 공간에 복제하고 실시간으로 관리 할 수 있는 것이 특징으로 우주항공, 자동차, 조선 등 제조업(스마트 팩토리) 뿐 아니라 에너지, 교통, 물류, 교육, 재난 안전 등 복합적 특징을 가지고 있는 도시(스마트시티) 문제의 해결을 위한 도구로도 활용되고 있으며, 헬스케어나 의료(메디칼 트윈) 분야에서도 역할이 확대되고 있다.
글로벌 시장 조사 기관 루츠 애널리시스에 따르면, 전 세계 디지털트윈 시장은 2026년 333억 달러(약 40조 1,099억원)에서 2035년 1,153억 달러(약 138조 8,789억원)로 성장할 것으로 전망되고 있으며, 이에 마이크로소프트, 다쏘시스템, 엔비디아 같은 글로벌 IT빅테크 기업뿐 아니라 네이버·카카오·SK텔레콤과 같은 국내 IT 대기업들도 속속 뛰어들고 있으며, GE,현대자동차 등 국내외 제조업체도 기술개발과 도입에 적극 나서고 있다.
엔비디아는 ‘어스2’라는 이름의 슈퍼컴퓨터를 개발, ‘디지털 트윈 지구’를 만들어 대기·바다·육지·빙하·동물 등 모든 물리적 움직임을 디지털 트윈 속에서 각각 구현, 지구의 기후를 시뮬레이션해 지구온난화 위기에 대처하려는 거대 프로젝트를 발표하기도 했지만, 주요 IT업계에서는 스마트 공장과 자율주행차나 자율주행 로봇 등을 위한 디지털 트윈 기술 등의 상용화에 더욱 적극적이며 이를 위한 고정밀 지도 등 공간, 위치정보 데이터 확보 기술 개발에 나서고 있으며, 미래형 도시개발모델인 스마트 시티 구현을 위한 요소들인 에너지, 교통, 물류, 교육, 의료, 재난 안전 등에 특화된 디지털 트윈 개발에도 다양한 스타트업의 성과가 나타나고 있다.
인공지능·IoT·로봇 등 혁신기술과 융합되며 디지털 트윈은 메타버스 플랫폼을 통하여, 양방향 커뮤니케이션이 가능한 툴로 변화 발전해 가고 있으며, 버츄얼 휴먼, 가상병원 등 확대된 개념을 만들어 내며, 활용 영역을 구준히 확대해 갈 것으로 예상된다.
이에 당사는 최근의 국내외 디지털트윈 기술개발 동향과 사업화 동향, 시장전망 등을 조사 분석하여, 사업 기획과 유망 사업 발굴에 도움을 드리고자 본서를 출판하게 되었다.
모쪼록 본서가 관련분야 사업종사자 뿐 아니라 관심을 갖고 계신 모든분께 조금이나마 도움이 되기를 바란다
2023년 2월 15일
CHO Alliance
Ⅰ. 디지털 트윈 개요와 기술, 시장 동향과 전망
1. 디지털 트윈 개요
1-1. 디지털 트윈 정의 개념
1) 디지털 시대의 핵심 키워드, ‘디지털 트윈’
(1) 디지털 트윈의 개념
(2) 디지털 트윈의 중요성
(3) 디지털 트윈의 혁신성
2) 분야별 디지털 트윈 적용 사례와 내용
(1) 디지털 트윈 핵심기술과 응용서비스
(2) 분야별 디지털 트윈 적용 사례와 내용
(3) 적용 분야별 디지털 트윈이 가져올 변화 전망
1-2. 사이버물리시스템(CPS)과 디지털 트윈
1) 사이버물리시스템(Cyber Physical System,CPS)의 개념
2) 사이버물리시스템(CPS)과 사물인터넷(IoT)
3) 사이버물리시스템(CPS)과 디지털 트윈
(1) CPS의 고급형 기술, 디지털 트윈
(2) 모델링 시뮬레이션(M&S) 기술
4) 스마트 팩토리와 사이버물리시스템(CPS)
(1) 스마트 팩토리에서의 사이버물리시스템(CPS)
(2) 사이버물리생산시스템(CPPS)
1-3. 메타버스(Metaverse)와 디지털 트윈
1) 메타버스 기술 개요와 동향
(1) 메타버스 기술 개요
(2) 메타버스 5대 핵심기술 개발전략
2) 메타버스와 자율트윈
(1) 자율트윈 플랫폼 및 자율트윈 컴퓨팅 기술
(2) 자율트윈 인터넷 및 보안 기술
(3) 메타버스 자율트윈(Metaverse for Autonomous Twin) 기술
2. 디지털 트윈 요소기술 개발동향과 발전방향
2-1. 디지털 트윈 5대 요소기술별 기술분류
1) 디지털 트윈 5대 요소기술
2) 디지털 트윈 5대 요소기술 분류체계와 내용
2-2. 디지털 트윈 5대 요소기술과 개발동향
1) 디지털 가상화 기술
(1) 개요
(2) 세계 동향
(3) 국내 동향
2) 디지털 트윈 동기화 기술
(1) 개요
(2) 세계 동향
(3) 국내 동향
3) 디지털 트윈 모델링 & 시뮬레이션
(1) 개요
(2) 세계 동향
(3) 국내 동향
4) 디지털 트윈 연합 기술
(1) 개요
(2) 세계 동향
(3) 국내 동향
5) 지능형 디지털 트윈 서비스 기술
(1) 개요
(2) 세계 동향
(3) 국내 동향
2-3. 디지털 트윈 기술발전 단계와 전망
1) 디지털 트윈 기술발전 5단계(LEVEL)
2) 디지털 트윈 핵심기술 발전전망
2-4. 국내외 기술수준 및 표준화 동향
1) 국내외 기술수준 비교
(1) 국내 기술수준과 경쟁력
(2) 국내 보유자원(역량) 평가
2) 국내외 표준화 동향
(1) 세계 표준화 동향
(2) 국내 표준화 동향
3. 국내외 디지털 트윈 관련 시장과 주요국 정책동향
3-1. 국내외 디지털 트윈 시장규모와 주요기업 동향
1) 국내외 디지털 트윈 시장규모와 전망
(1) 세계 디지털 트윈 시장규모
(2) 국내 디지털 트윈 시장규모
2) 국내외 디지털트윈 주요기업 동향
(1) 세계 디지털 트윈 주요기업 동향
(2) 국내 디지털 트윈 주요기업 동향
3-2. 세계 주요국 디지털 트윈 정책 추진 동향
1) 미국
2) 유럽(EU)
(1) EU
(2) 영국
(3) 독일
(4) 기타(네덜란드·그리스)
3) 아시아, 오세아니아
(1) 중국
(2) 일본
(3) 싱가포르
(4) 호주
4. 디지털 트윈 관련 연관 기술 동향과 전망
4-1. 5G/6G, 위성통신 산업 동향과 전망
1) 개요
(1) 정의 및 표준화 동향
(2) 5G 핵심기술 개요
(3) 5G 핵심 서비스
(4) 주요국 간 5G 기술경쟁 동향
2) 5G 시장동향과 전망
(1) 주요국 5G 시장 동향
(2) 5G Network 최근동향과 전망
3) 5G 특화망, POST 5G, 6G 개발동향과 전망
(1) 5G 특화망(Private 5G, Local 5G, 이음 5G) 동향과 전망
(2) 6G 기술 동향 및 도입 전망
4) 6G 시대를 준비하는 위성통신기술 발전전략
(1) 위성통신산업 개요
(2) 초소형위성개발 동향
4-2. 메타버스산업 동향과 전망
1) 메타버스 등장과 혁신 전망
(1) 메타버스의 등장과 변화
(2) 메타버스 활용과 비즈니스 동향
2) 메타버스 산업 동향과 전망
(1) 메타버스 주요기업 동향
(2) 국내 메타버스 시장전망과 정책동향
(3) 메타버스 시장전망
(4) AR/VR 디바이스 시장 전망
4-3. IOT, 빅데이터, 컴퓨팅기술과 시장동향
1) 지능형 사물인터넷(AIoT) 동향과 전망
(1) AIoT 개념과 발전 방향
(2) AIoT 디바이스 개발 동향
(3) 사물인터넷 지능 기술 개발 동향
(4) 사물인터넷 시장 트랜드와 전망
2) 빅데이터 동향과 전망
(1) 빅데이터의 개념과 기반 기술
(2) 빅데이터 플랫폼 산업 동향
(3) 빅데이터 분석 솔루션 산업 동향
3) 클라우드 동향과 전망
(1) 클라우드 컴퓨팅 개요
(2) 클라우드 시장 동향과 전망
(3) 클라우드 서비스 기업 동향
4) 에지컴퓨팅 동향과 전망
(1) 에지컴퓨팅 부상 배경과 특징
(2) 에지컴퓨팅 기술 요소와 발전 동향
(3) 국내·외 에지컴퓨팅 산업 동향
Ⅱ. 디지털 트윈 기술 응용, 서비스 개발동향과 전망
1. 응용분야별 디지털 트윈 기술개발, 사업화 동향과 전망
1-1. 제조업 디지털 트윈기술 개발동향과 전망
1) 디지털 트윈 기술과 스마트 제조(팩토리)
(1) 제조공정의 디지털 트윈
(2) 사이버물리생산시스템(CPPS)과 디지털 트윈
(3) 스마트 팩토리에서의 사이버물리시스템(CPS)
2) 메타버스, XR기술과 스마트 제조(팩토리)
(1) 메타버스 기술 주요 이슈
(2) 산업 영역에서 메타버스의 의의
(3) 제조업 분야 XR(VR·AR) 기반 교육훈련 사례
3) 제조분야 디지털 트윈 개발 동향과 사례
(1) 국내외 주요기업 운영사례
(2) 이음5G기반 디지털트윈 활용 지능형공장 고도화
(3) 디지털트윈 기반 ‘가상협업공장’을 구축 사업
1-2. 스마트도시(시티)의 디지털 트윈기술 개발동향과 전망
1) 스마트도시(시티) 개념과 밸류체인
(1) 스마트시티 정의
(2) 스마트시티 밸류체인
2) 스마트시티 플랫폼 개요와 시장, 기술동향
(1) 스마트시티 플랫폼 개요
(2) 스마트시티 플랫폼 시장 동향
(3) 스마트시티 플랫폼 기술 동향
(4) 국내외 스마트시티 플랫폼 사례
3) 글로벌 디지털 트윈 스마트도시(시티) 주요 사례
(1) 싱가포르, ‘버추얼 싱가포르’
(2) 영국, ‘국가 디지털 트윈(National Digital Twin, NDT)’
(3) 중국, 항저우 ‘시티 브레인’ 프로젝트
(4) 호주, 공간정보기반(Spatial Data Infrastructure, SDI) 디지털 트윈
4) 국내 디지털 트윈 스마트도시(시티) 주요 사례
(1) 세종시 도시행정 디지털트윈 프로젝트
(2) 인천시, ‘인천 디지털트윈 플랫폼’ 공개
5) 스마트시티 해외 진출 전략
(1) K-City 네트워크
(2) 스마트도시 ODA 사업
1-3. 의료산업 디지털 트윈(메디칼 트윈) 개발동향과 전망
1) 의료산업의 디지털 트윈(메디칼 트윈)
(1) 개념
(2) 의료분야 디지털 트윈 활용을 위한 조건
2) 메디칼 트윈의 활용분야
(1) 중증환자 실시간 모니터링
(2) 진료방법의 시뮬레이션
(3) 의료인 훈련
(4) 병원운영 최적화
(5) 장기 질병환자의 주치의 보조
3) 메디칼 트윈 개발 주요기업 동향
(1) 메디칼 트윈의 기대 효과
(2) 주요 활용 사례와 기업동향
4) 메디칼 트윈관련 주요 기술 개념과 동향
(1) XR융합(메타버스)와 메디칼 트윈, 의료 메타버스
(2) 가상환자(Virtual patient), 디지털 환자(digital patient)
(3) 스마트병원, 가상병원
5) 국내 메디칼 트윈 개발 정책동향
1-4. 물관리(댐, 하천) 분야 디지털 트윈 개발동향
1) 수자원(물) 관리와 디지털 트윈 사업 개요
2) 디지털 트윈 댐 안전관리 플랫폼 1단계 시범사업
(1) 사업 개요
(2) 주요 성과
3) 디지털 트윈 유역 물 관리 플랫폼(K-Twin SJ) 시범 구축
(1) 섬진강 유역 디지털 트윈 구축사업 개요
(2) 섬진강 유역 디지털 트윈 세부 기술과 플랫폼
1-5. 조선산업 디지털 트윈 개발 동향
1) 디지털 트윈 선박 통합플랫폼 중요성
2) 디지털 트윈 선박 구축개념도
3) 디지털트윈선박 통합플랫폼 구축 방안
4) 조선업 디지털 트윈 개발 사례와 동향
(1) 해외 디지털트윈 선박 대응동향
(2) 국내 디지털트윈 선박 개발 사례
2. 디지털 트윈 응용, 융합 서비스별 핵심기술 개발전략과 전망
2-1. 디지털 트윈 응용·확산 13대 분야별 세부기술과 발전전망
1) 의료·헬스케어
(1) 의료·헬스케어분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
2) 웰니스
(1) 웰니스분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
3) 스마트시티
(1) 스마트시티분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
4) 교통·모빌리티
(1) 교통·모빌리티분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
5) 농축수산·환경
(1) 농축수산·환경분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
6) 제조
(1) 제조분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
7) 해양
(1) 해양분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
8) 건설·토목
(1) 건설·토목분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
9) 유통·물류
(1) 유통·물류분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
10) 에너지
(1) 에너지분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
11) 국방
(1) 국방분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
12) 재난안전
(1) 재난안전분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
13) 생활안전
(1) 생활안전분야 5대 요소기술 세부내용
(2) 현상과 발전전망
2-2. 디지털 트윈 기반 융합 서비스 기술 전망과 로드맵
1) 디지털 트윈기반 융합서비스 분야별 기술 수준(성숙도)
(1) 디지털 트윈 기술 수준(성숙도) 정의와 분류
(2) 디지털 트윈 융합서비스 분야별 기술 수준 평가와 기술 요구사항
2) 디지털 트윈기반 융합서비스 분야별 핵심기술과 로드맵
(1) 재난안전 분야
(2) 농축수산 분야
(3) 스마트시티 분야
(4) 디지털 에너지 분야
(5) 의료 분야
(6) 제조 분야
(7) 사이버보안 분야
3) 디지털 트윈 기술 발전 방향
3. 국내 디지털 트윈 실증, 시범사업 동향과 추진전략
3-1. 디지털 트윈 주요 추진 성과와 계획
1) 2022년 주요 추진 성과 발표
(1) 과학기술정보통신부, ‘2022 디지털 트윈 커넥트 데이’
(2) 산업통상자원부, 지식서비스 R&D 우수사례 발표
(3) 국토부, 환경부, 홍수예방용 디지털 트윈에 3D공간정보 공유
2) 2023년 주요 추진 사업 계획
(1) 중소벤처기업부, 메타버스팩토리 구축 지원
(2) 산업부, ‘가상 협업공장’ 구축
(3) 과기부, XR트윈, 디지털 치료제 기술개발사업
3-2. 디지털 트윈 국토 시범사업(국토부, LX)
1) 시범사업 개요
2) 2차 디지털 트윈국토, 7개 시범사업 선정(2022)
3) 1차 디지털 트윈국토, 10개 시범사업 선정(2021)
3-3. 디지털 트윈 실증, 공공선도사업(과기부, NIPA)
1) 2022년 디지털 트윈 실증사업(3개 실증, 15개 세부사업)
(1) 사업 개요
(2) 선정 과제와 내용
2) 5G기반 디지털 트윈 공공선도 사업(2020)
(1) 사업 개요
(2) 2020년 선정 내용
3) 5G기반 디지털트윈 공공선도 사업(2021)
(1) 5G기반 디지털트윈 시설물 안전 실증사업
(2) 5G 기반 디지털트윈 제조산업 적용 실증사업
4. 국내 디지털 트윈 육성, 지원 정책 동향
4-1. 디지털 트윈 활성화 전략
1) 개요
(1) 세계는 지금 ‘디지털 大전환’ 시대
(2) 디지털뉴딜과 디지털 트윈
2) 디지털 트윈 활성화 전략 비전 및 목표
3) 중점 추진과제
(1) 산업 성장기반 조성
(2) 대규모 선도 시장 창출
(3) 기술경쟁력 강화
(4) 표준화·제도개선
4) 디지털 트윈 전략으로 그리는 미래상
(1) 산업 성장기반 조성
(2) 대규모 선도시장 창출
(3) 글로벌 기술경쟁력 강화
(4) 표준화와 제도개선
(5) 민간 중심 미래형 디지털 트윈 생태계 구축
5) 추진일정 및 소요예산
6) 주요 부처별 디지털 트윈 사업 현황
4-2. 디지털 트윈 기술, K-로드맵
1) 개요
(1) 로드맵 수립배경
(2) 로드맵 수립방향
2) 기술로드맵 수립
(1) 비전 및 목표
(2) 13대 분야별 핵심이슈와 대응 기술 요소
(3) 로드맵 대상 기술 과제와 내용
3) 13대 분야별 연차별 세부기술 로드맵(2023-2030)
(1) 연차별 목표 서비스・제품
(2) 13대 분야별 세부 핵심기술
4-3. 산업 AI 내재화 전략
1) 전략 개요
(1) 추진 배경
(2) 글로벌 동향
2) 국내 현황 및 문제점
(1) (현황) 산업 DX 수준이 저조하며, 특히 산업 AI 활용은 미미
(2) (현황) 산업 분야를 주도하는 국내 공급기업 無
(3) (문제점) 수요기업(DX 주체)의 디지털 기반‧역량‧인식 부족
(4) (문제점) 공급기업(DX 조력)이 성장하기 어려운 비즈니스 환경
(5) (문제점) 그간 정부 정책은 산업 DX 가속화보다 양적 목표 달성에 치중
3) 향후 정책 추진방향
(1) 향후 추진방향
(2) 비전 및 추진 전략
4) 세부 추진 과제
(1) AI 내재화 + 공급산업 육성
(2) 수요기업 AI 활용 역량 강화
(3) 민간 주도 DX 생태계 조성
5) 추진체계 및 향후 일정
(1) 추진체계
(2) 향후 일정
Ⅲ. 디지털 트윈 기술 관련 특허동향과 연구개발 테마
1. 디지털 트윈 기술 관련 특허 동향
1-1. 디지털 트윈 기술 특허 동향
1) 분석 개요
2) 특허 동향
(1) 연도별, 출원국별 동향
(2) 주요 출원국 내외국인 특허 출원 현황
(3) 주요출원인 현황
(4) 특허 점유율 분석
(5) 주요 5개국 기술시장 성장 단계
1-2. 디지털 트윈 관련 기술 특허 동향
1) 디지털트윈 생산시스템 특허동향
(1) 연도별 출원동향
(2) 국가별 내·외국인 출원현황
(3) 주요 출원인 분석
2) 디지털 도로기술 특허 동향
(1) 연도별 출원 현황
(2) 주요 기술별 특허 동향
(3) 주요 5개국 특허출원 동향
2. 디지털 트윈 기술개발 연구 테마
2-1. 2022년 추진 디지털 트윈 기술 연구테마
1) 에너지 디지털 트윈을 위한 고해상도(High Resolution)하이브리드 모델링 프레임워크 개발
2) 국민 SOC 안전관리를 위한 재난 상황인지 데이터 연계 지원 디지털 트윈 플랫폼 기술 개발
3) 농·축산시설 탄소 배출량 통합관리를 위한 디지털 트윈 플랫폼 기술 개발
4) 디지털 트윈 환경에서 센서 음영지역을 해소하기 위한 가상센서 프레임워크 기술 개발
5) 감정노동자의 정신건강 위험 예측 및 관리를 위한 휴먼 디지털 트윈 기술 개발
6) 디지털 객체의 다양한 해석 정보 제공을 위한 비착용식 시-촉각 디지털 트윈 플랫폼 기술 개발
7) 동적 객체 행동 모델링 및 휴먼-사물-공간 상호작용 기반 휴먼 디지털 트윈 기술 개발
8) AI·데이터 기반 재정·경제 디지털트윈 플랫폼 개발
9) (총괄·1세부) 지능형 디지털 트윈 연합 운용 및 예측 핵심기술 개발
10) (2세부) 지능형 디지털 트윈 연합 객체 구성 및 데이터 프로세싱 기술 개발
11) (3세부) 지능형 디지털 트윈 연합 지원 개방형 서비스 플랫폼 및 저작도구 기술 개발
12) (총괄·세부1) 대규모 확장성 및 고신뢰 분산 시뮬레이션을 지원하는 제조 디지털 트윈 프레임워크
기술 개발
13) (세부2) 대규모 CPPS 최적 운용을 위한 국제표준 기반 제조 디지털 트윈 관리 기술 개발
14) (세부3) 디지털 트윈 연계 활용 기반 제조현장 최적 환경관리 기술 개발
15) 디지털 지능 트윈 기반 실시간 비대면 심혈관계 질환 예측 및 모니터링 기술개발
16) 노인 만성 피부 질환 관리를 위한 XR 트윈 기술개발
17) 연속 혈당 및 라이프로깅 기반 당뇨 관리 XR트윈 기술개발
18) XR트윈 기반 재활 훈련 콘텐츠 기술개발
19) 차량 내 전력이용효율 제고를 위한 디지털 트윈 활용 전원체계 최적화기술 개발
20) 수소버스 연료전지 하이브리드 최적화 기술개발 및 실증
21) 반도체 공정장비의 디지털트윈 적용을 통한 예지보전 및 가상훈련 서비스 기술 개발
2-2. 2021년 추진 디지털 트윈 기술 연구테마
1) 디지털트윈 형상 모델링 지원을 위한 비정형 데이터 기반 3D 모델 자동생성 및 보정 기술 개발
2) 디지털트윈 기반의 환경설비 운영·유지보수와 안전 증대를 위한 서비스 개발
3) (총괄) 글로벌 비대면 교육시장 선점을 위한 디지털트윈 기반 K-STEAM 서비스 지원 시스템 개발 및 교육
현장 실증
4) (1세부) 클라우드 기반 비대면 K-STEAM 디지털트윈스쿨 플랫폼 기술개발
5) (2세부) 비대면 환경에서 디지털 학습역량 증강을 위한 디지털 리터러시 서비스 개발
6) (3세부) 예체능/실습 영역의 비대면 학습활동지원 디지털트윈스쿨 서비스 개발
7) 생활 속 안전시설을 위한 IT융합기술 기반 스마트 안전센서 및 운영 시스템 기술 개발
8) 기능성 작물 적용 디지털 트윈 핵심기술 개발
9) IoT 센서를 활용한 빅데이터 기반 양·배수장 진단관리시스템 개발
10) AI, 빅데이터 기술 활용 태양광 모듈 제조공정 혁신을 통한 품질관리 최적화
11) 수요 복잡도가 높은 건물 대상 동적 에너지 최적화를 지원하는 디지털 트윈 플랫폼 개발 및 실증
12) 도심 공동물류 택배터미널 구축/운영기술 개발
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