최근 수 년간 이어진 코로나19 팬데믹과 러시아의 우크라이나 침공, 기상 이변 등의 세계 식량 안보가 심각한 불안해졌다. 식량 시스템 위기를 디지털 트윈으로 극복할 수 있다는 연구 논문이 발표됐다.

콜로라도주립대 볼더 캠퍼스의 식량 시스템 과학자 지아 메흐라비 교수는 최근 식량 시스템의 위기를 디지털 트윈으로 극복할 수 있다는 내용의 글을 네이처지에 기고했다. 디지털 트윈은 현실세계의 기계나 장비, 사물 등을 컴퓨터 속 가상세계에 구현한 것을 말한다.

메흐라비 교수는 데이터로 연결된 차세대 식품 시스템 모델을 디지털 트윈으로 구축하면 식품 생산, 운송, 가공 및 소비 패턴을 일관되게 포착할 수 있다고 설명했다.

'디지털 트윈'은 이미 다양한 영역에서 적용되고 있다. 항공 우주 공학에서 중요한 시스템 오류를 준비하고 대응하기 위해, 제조업에서 품질을 유지하기 위해서도 디지털 트윈이 활용된다.

유럽연합은 기후 변화에 대처하고 자연을 보호하기 위해 지구 시스템의 디지털 트윈을 개발하는데 자금을 지원하고 있다.

식품 시스템의 디지털 트윈은 다소 복잡하다. 사용할 데이터가 많지 않고, 식품 흐름을 감지하는 기능이 지리적인 위치, 식품 유형 및 처리 단계에 따라 다르기 때문이다.

데이터 생성, 컴퓨팅 성능 및 인공 지능(AI)의 발전으로 이제는 식품 시스템 분야에서도 디지털 트윈을 사용할 시기가 도래했다.

역사적으로 1972~75년과 2007~08년의 세계적 가격 위기와 같은 주요 식품 비상사태는 식품 시스템 모델링의 도약을 촉발했다. 그러나 노력은 분산됐다. 경제학자들은 복잡한 가격 모델을 만들고 정책 분석을 했지만, 지리 및 공간정보는 제한적이었다.

농업 경제학자들은 농작물 생산 및 수확량에 대한 뛰어난 렌더링을 수행했지만 농장 현장으로 연되지 못했다. 특히 음식이 공급망을 통해 어떻게 흐르는지에 대한 세부 정보가 누락되어 있었다. 예를 들어 캐나다의 콩이 어떻게 인도의 레스토랑에 도달하는가의 유통시스템이 그랬다.

그러나 필요한 정보의 대부분은 현실적으로 존재한다. 위성은 농작물 생산을 모니터링하고, 수확량이 날씨 및 기타 요인에 어떻게 반응하는지 추적할 수 있다. 주요 도로, 철도, 수로 및 항구에 대한 위치 및 교통 데이터도 전 세계적으로 사용할 수 있다.

GPS를 사용하면 상품이 이동하는 속도를 알 수 있다. 사람들이 사는 곳과 구매력 데이터를 사용하여 다양한 식품에 대한 수요를 정량화할 수 있다. 주요 상품의 국제 무역량에 대한 세부적인 정보도 갖고 있다. 물류 연구원들은 미국을 포함한 국가의 식품이 생산자에서 소비자에게 어떻게 흐르는지 모델링했다. 이제 이런 풍부한 정보들이 쓰여질 시기가 됐고, 그 솔루션은 디지털 트윈이다.

흩어진 정보 조각들을 통합하면 극한의 날씨, 수출 제한 또는 노동력 부족의 영향을 거의 실시간으로 평가할 수 있다. 질병 발생, 갈등 또는 에너지 충격과 같은 여러 요인의 영향을 모델링하고, 물류 흐름을 원활히 함으로써 손실을 막고 충격을 완충할 수 있다.

농업 시스템에서 디지털 트윈을 구현하는 것은 막대한 작업이다. 특히 중요한 것은 올바르게 수행되어야 한다는 것이다. 가난한 국가는 식량 시스템 모델을 구축하고 사용할 능력이 부족하다. 자금과 기술이 부족하고, 많은 경제 활동이 기록되지 않은 비공식 시장에서 발생한다. 세계적인 노력은 이러한 불평등에 대응해야 한다. 해결 방법은 데이터 및 모델을 공유하는 것이다.

식량 시스템이 취약하면 해킹으로부터 보호되지 못하고, 결과적으로 테러와 보안 위험은 높아진다. 공공과 민간 부문 간의 파트너십을 통해 강력한 거버넌스와 명확한 감독이 수행되어야 위험을 줄이고 혜택을 실현할 수 있다. 유엔과 같은 국제 기구의 역할은 그래서 중요하다고 마흐라비 교수는 덧붙였다.