디지털 트윈, 스마트시티의 오염을 줄이는 도구로 활용하는 방법

디지털 트윈 솔루션을 활용한 도시 빌딩 숲 3D 맵 구축. 사진=시티제니스

도시는 지구상에서 가장 큰 온실가스 배출원이다. 이는 거꾸로 도시가 기후 변화에 대처할 수 있는 가장 좋은 기회를 제공한다는 뜻이기도 하다. COP26(글래스고에서 지난해 열린 유엔기후변화협약 당사국총회) 정상회의에서 설정한 ‘2050년까지 탄소 제로’ 목표를 달성하려면 환경 피해를 신속하게 추적, 관리하고 줄이는 데 도움이 되는 디지털 트윈을 활용해야 한다고 전문 미디어 디스커버리가 전했다.

유엔은 지구 표면의 2% 미만에 불과한 전 세계 도시들은 기후 변화의 주요 원인으로서, 세계 에너지의 거의 80%를 소비하고 온실가스 배출량의 60% 이상을 차지한다고 전한다. 도시 팽창은 계속돼 오는 2050년까지 25억 명이 더 성장할 것으로 예측된다.

도시들은 환경 영향을 완화시키기 위해 스마트시티로의 길을 가고 있다. 더 깨끗하고 현명한 도시로 탈바꿈함으로써 가장 친 기후적인 환경으로 만든다는 것이 궁극의 목표다. 그리고 그 수단으로 디지털 트윈을 활용하는 경향이 늘고 있다.

디지털 트윈은 도시의 일부 또는 전체를 실제 물리적 환경과 똑같이 사이버상에 구축하는 기술이며 도구다. 이와 비슷한 기술이 지난 1969년 나사(NASA)의 아폴로 달 탐사 이후 사용되어 왔으며, 컴퓨터와 기계 복제품은 우주선을 테스트하고 모니터링하는 데 사용됐다. 디지털 트윈 기술 자체는 오랜 역사를 가지고 있는 셈이다. 물론 기술은 비약적으로 향상됐다.

오늘날의 디지털 트윈으로 구축된 컴퓨터상의 가상 3D 도시 모델은 실제 건물, 교통, 대기질 및 에너지 사용원으로부터 데이터를 수집하는 센서 네트워크에 연결돼 있다. 이 실제 데이터를 활용해 컴퓨터로 분석하고 최적의 솔루션을 도출해 낸다. 이 데이터를 활용하면 환경적인 측면에서 영향을 미치는 미세먼지나 에너지 과도사용, 이산화탄소 농도 측정, 수질 오염 정도 등을 종합적으로 파악할 수 있다. 통합 모니터링을 통해 특정 지점에서의 탄소 배출량을 줄이고 에너지 효율성을 개선할 수 있다. 문제가 되는 위치를 확인함은 물론 가장 적합한 해결책도 찾아내는 것이다.

영국은 전국의 건물, 공장 및 기타 인프라를 관리하기 위해 연방 규모의 국가 디지털 트윈 프로젝트를 진행하고 있다. 그리고 이는 페이스북이나 애플과 같은 빅테크 회사들이 제안한 메타버스의 일부로서, 국가 전체 가상 세계를 온라인으로 이끌 수 있다.

연구 보고서는 디지털 트윈이 더 효율적인 도시를 기획할 수 있도록 지원함으로써 2030년까지 전 세계적으로 2800억 달러 이상을 절약할 수 있다고 추정한다. 세계 최대의 디지털 트윈 제공업체인 시티제니스는 세계 100대 도시가 탈탄소 기술을 사용할 경우 순 제로 달성을 15년 앞당겨 달성할 수 있다고 주장한다. 시티제니스 마이클 잰슨 CEO는 "디지털 트윈이야말로 에너지 전환을 관리하고 친환경을 가속화할 수 있는 완벽한 도구"라며 "우리는 2035년까지 전 세계적으로 탄소 제로를 실현할 수 있다“고 말했다.

라스베이거스는 이미 시티제니스의 디지털 트윈 솔루션을 사용하여 시내의 7평방킬로미터 구간을 지도화했다. 도시의 5G 네트워크에 연결된 센서 데이터를 통해 에너지 사용, 배출가스, 교통, 주차, 소음, 비상관리 등의 업무를 수행하고 있다. 올랜도, 뉴욕, 피닉스 등 미국의 여러 도시들이 디지털 트윈을 적용하고 있다.

디지털 트윈을 활용한 모델링이 환경 기준에 부합하지 않는 오래된 건물들을 개조하는 데 도움을 준다. 세계경제포럼(WEF)은 세계 도시 배출량의 38%가 건물에서 배출되며, 23%가 교통에서 배출된다고 보고한다. 도시의 탈 탄소를 위해 디지털 트윈을 사용하는 것이 향후 수십 년 동안 성과를 배가시킬 것이라는 지적이다.

미국에서는 디지털 트윈 컨소시엄이 디지털 트윈 구축 및 데이터를 공유하는 방식을 표준화하는 작업에 나서고 있다. GE디지털과 지멘스 등 빅테크 기업들은 베를린, 싱가포르, 상하이 전체를 포함한 도시를 복제하기 위한 디지털 트윈 소프트웨어를 개발했다. 기술 회사인 MX3D는 세계 최초의 3D 프린팅 스테인리스 스틸 다리를 건설하고 디지털 트윈을 공동 제작했다. 이 모두가 디지털 트윈을 활용해 탄소 발생을 줄이는 작업들이다.