‘메타버스(Metaverse)’라는 트렌드가 급부상하고 있다. 메타버스는 디지털 트윈이라는 기술의 발전 흐름에서 알 수 있고, 메타버스는 기존에 없던 기술이 새롭게 부상한 것이 아닌 3차원 공간정보, 건축 IT 기술, 디지털 트윈 기술, 다양한 커뮤니티 기술들이 융합되어가는 과정이라 할 수 있다.

3차원 공간정보의 디지털 트윈화

십수 년 전부터 공간정보 기술이 발전을 거듭해왔다. 처음에는 지도 기술로 시작하여 2D 지도를 제작하고, 나아가 지리정보를 GIS 형태로 구축하였다. 최근에는 이러한 2D 지도와 GIS가 3차원화 되기 시작했다. 대형 건물, 공장, 공항, 지하철, 건설 현장, 레저시설, 공공건물, 지하공간, 도시 전 영역까지 3D 환경으로 구축되고, 다양한 공간정보, 지리정보들이 3차원에 통합되고 있다.
이렇게 3차원 공간정보가 발전하면서 3차원 환경에 다양한 정보와 시스템들이 통합되기 시작했다. 바둑판 모양의 비직관적인 CCTV 모니터링 체계가 3차원 지도 기반으로 직관화되었다. CCTV 외에도 다양한 센서가 주는 정보와 이벤트들을 3차원으로 맵핑함으로써 현실세계에 대해 매우 직관적이고 실시간적인 모니터링이 가능해졌다. 또한 보안, 안전, 환경, 에너지, 교통, 시설물 등 각각 분리되어 있던 시스템들을 3차원 지도를 매개체 삼아 통합하면서 모든 업무 절차들이 간편히 통합될 수 있었다.

3차원 기술은 재난안전이나 시설물 관리 외에도 스마트홈이나 커뮤니티 기술에도 활용된다. 건물이나 도시 등 물리적인 공간에 대한 정보 서비스를 3차원으로 할 수 있게 되었고, 지능화되고 있는 주택이나 건물 모두를 3차원으로 원격관리할 수 있게 되었다.

3차원 디지털 트윈 기술은 지어진 건축물에 대한 관리뿐 아니라, 건설을 계획하고 설계하며 시공 현장을 효율화하는 데도 활용된다. 3차원 환경으로 미리 건물도 설계해보고, 검증해보며, 시공계획을 시뮬레이션 해봄으로써 좀 더 효율적인 건축이 가능하다. 건축 후에도 미리 구축한 3차원 데이터를 활용해 건물을 효율적으로 운영하고, 다양한 서비스를 연계할 수 있다. 즉 건축물이나 도시의 계획부터 시공, 운영, 서비스까지 전 생애주기를 다룰 수 있다.

디지털 트윈의 핵심은 예측이다. 3차원으로 동일하게 환경을 구성한 후 다양한 데이터들을 통합하고 분석하고 실험하면서 어느 정도 미래 상황을 예측할 수 있다. 가장 중요한 전제 조건은 데이터를 축적하는 것이다. 현실세계를 3차원으로 본뜨는 것뿐 아니라, 공간에 대한 정적인 정보부터 다양한 센서를 통해 수집되고 있는 수많은 동적인 정보들을 누적시켜야 한다. 현실에는 정적인 물체도 많고, 사람에 의해 변화되는 상황들도 있고, 자동차나 드론, 드로이드와 같은 이동체들로 인해 발생하는 상황들도 있다. 너무 다양하고 방대한 정보들이 있기에 이러한 정보들을 누적시켜놔야 후에 해석 기술, AI 기술들을 접목시켜 분석과 해석을 통해 예측할 수 있다.

데이터가 많으면 많을수록 기존 2D 방식의 정보들을 현실과 동일한 3D 형태로 변환하고, 다양한 해석, 학습, 실험을 통해 예측할 수 있다. 이렇게 물리 환경을 3차원으로 구성하고 정보를 통합하고 시스템을 통합하면, 비대면 원격으로 현장을 관찰하고 통제할 수 있으며, 이런 관제 기술들은 공장, 건설 현장, 산업단지, 스포츠 레저시설, 나아가 도시까지 많은 영역에서 사용되고 있다.

국토교통부 자료에 따르면, 디지털 트윈 기술은 크게 3단계로 구분할 수 있다. 첫 번째는 현실을 3차원으로 모사 및 시각화하는 기술이고, 두 번째는 3차원 환경에 정보들을 통합하여 관찰하는 단계이다. 마지막 세 번째는 데이터를 모으고 해석하여 예측하고 최적화하는 단계이다. 전 세계적으로 기술 수준은 2단계, 즉 3차원 기반으로 관찰하고 제어하는 정도로 여겨진다. 다양한 시뮬레이션 기술들도 발전하고 있으나, 아직은 신뢰도가 조금 부족하고 초기 단계로 볼 수 있다. 왜냐하면 현실세계에는 많은 정보들과 변수들이 있기 때문이다. 그 모든 상황들을 데이터로 담아내지 못하기 때문에 완벽한 시뮬레이션은 어렵다. 그러나 컴퓨팅 기술이 발전하고, 디지털 전환이 더 활성화되고, 네트워크 기술도 발전해 나가고 있기에 근미래에는 정확하고 신뢰도 높은 디지털 트윈 예측 기술이 가능해질 것이다.

디지털 트윈 기술 적용 사례
 
디지털 트윈 기술은 스마트시티, 그린뉴딜, 디지털 SOC, 스마트 팩토리, 자율주행 모빌리티 등 다양한 영역에 응용되고, 적용 확산되고 있다. 대표적인 적용 사례를 소개한다.

메타버스 트렌드
 코로나 팬데믹 상황이 장기화되면서 사람들의 대외활동에 많은 제약이 있었다. 그렇다보니 자연스레 가상환경을 이용한 활동이나 콘텐츠들이 발전하게 되었다. 가상환경과 현실세계의 커뮤니티 기술들이 접목되면서 다양한 메타버스 서비스들이 등장하고 있다. 현재는 여러 형태로 실험적인 서비스들이 나오는 태동기 정도라고 볼 수 있다.

메타버스는 구현 형태에 따라 AR 기술을 활용한 서비스, 소셜미디어와 같은 라이프로깅 서비스, 현실세계를 3D로 구현한 미러월드 그리고 현실과 동떨어진 가상세계 서비스, 이렇게 4가지 유형으로 분류할 수 있다. 기존 AR 기술과 VR 기술 그리고 디지털 트윈 기술과 각종 커뮤니티 기술들이 모두 결합하면서 XR로 불리던 메타버스 서비스로 발전해 나가고 있는 형태다. 디지털 트윈이 현실세계를 관리하고 통제하기 위한 제3자 관찰자 입장에서의 기술이라면, 메타버스는 가상 아바타 같은 객체를 활용해 주체적이고 자율적인 행동이나 소통을 해나가는 기술이라고 볼 수 있다.

디지털 트윈이 메타버스로 진화하는 과정

마지막으로 디지털트윈이 메타버스로 진화하는 과정을 여러 예시를 들어 소개한다. 앞으로 메타버스 기술을 활용한 무궁무진한 서비스들이 나올 거라 예상한다. 현재는 게임적인 요소가 결합된 수준이나, 앞으로는 사람의 다양한 오프라인 활동들을 접목시켜 가상과 현실이 분리되는 것이 아닌 가상세계 안에서 사회·경제·문화 활동이 이루어지고 게임, 엔터테인먼트, 소셜 네트워킹 등 다양한 형태로 서비스들이 등장할 것이다. 하지만 메타버스 이전에 이미 3차원 공간정보 그리고 디지털 트윈이라는 기술로 가상환경을 활용한 서비스는 발전하고 있었고, 여러 산업에 적용되어왔다. 따라서 메타버스를 어느 날 갑자기 등장한 기술이라고 생각하거나, 메타버스가 현실에 무슨 도움이 될 것인지에 대한 의문을 갖기보다는, 기존에 발전해오고 있던 디지털 트윈 기술에 좀 더 XR적인 요소들이 가미되고 현장에 적용되고 있는 것을 메타버스로 이해하면 훨씬 받아들이기 쉽다.

건설 현장에 대한 예시를 들어보겠다. 건설 현장이나 수많은 산업 현장은 공정 과정이나 관리 요소들을 3차원 그래픽을 활용해 관찰하고 실험하고 통제하고 있었다. 디지털 트윈 기술을 기반으로 근로자나 장비, 작업환경 등을 모니터링하고, 실시간 수집되는 정보들을 기반으로 위험을 미리 분석하고 예측해서 사고를 줄이기도 한다. 또 구축한 3차원 데이터를 활용해서 현장 교육을 진행한다. 화이트보드에 오늘의 작업계획을 써서 교육하는 방식이 아니라 3차원 설계 데이터를 보며, 또는 오늘의 작업 구역을 3차원으로 확인하며 교육을 받고, 언제 어디서든 내 위치 기반으로 작업 상황이나 위험상황을 알 수 있다. 여기에 메타버스 기술이 일부 접목된다. 기본적으로 3차원 기술을 활용해 자산을 관리하고, 보안과 안전을 관리하며, 시공계획이나 작업 전 과정을 관찰하고 통제하기도 하지만, XR 기술을 접목시켜 근로자가 현장에서 문제를 발견하면 3D 가상환경에 마크를 해놓는다. 그러면 현장에 있는 모든 근로자나 관리자들이 즉각적으로 정보를 공유 받게 되고, 어느 위치에서 어떤 문제가 생긴 건지 3D 환경을 활용해 쉽게 인지할 수 있다.

다음은 지하철 예시이다. 서울 지하철은 3D로 구현되고, 시스템이 통합되어 비대면으로 원격관리되고 있다. 지하철에 적용된 메타버스 기술은 가상순찰 기능을 들 수 있다. 역무원이 현장에 가지 않고도 지하철 역사 내에서 가상의 아바타가 주요 지점들을 돌아다니며 현장에 있는 CCTV나 각종 센서들이 주는 정보를 취합해서 3D 화면에 띄움으로써 순찰을 진행한다. 역무원의 입장에서는 직접 이동하며 확인하고 체크하는 시간을 줄이고, 가상 아바타가 순찰해주는 정보를 확인함으로써 좀 더 효율적인 관리와 이벤트에 대한 대처가 가능하다.

XR 기술로 가상체험을 하는 서비스도 있다. 특정 공간을 가상으로 구현하고, 시민이 그 공간에 있다고 가정한 후, 화재나 재해와 같은 위험상황이 생겼을 때, 가장 효율적이고 안전한 대피로를 체험해볼 수 있다. 이러한 XR 기술은 작업 현장에서도 작업에 대한 사전 훈련 등으로도 많이 활용되고 있다.
  

결 론

메타버스는 새로 나온 것이 아니라, 이미 발전해오고 있던 3차원 공간정보 그리고 디지털 트윈이라는 기술에 XR이나 커뮤니티, 상업 서비스들이 가미되는 식으로 진화하는 것이다. 따라서 각 산업에 활발히 적용되어 온 디지털 트윈 기술을 좀 더 이해하고, 그 기술을 토대로 서비스 아이디어들을 붙여나가는 것이 좀 더 현실에 도움이 되며, 무한 확장 가능한 메타버스 서비스로 가는 길이지 않을까 생각한다.
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