디지털 트윈은 메타버스와 함께 가상세계와 현실세계를 이어주는 플랫폼으로, 물리적 자산 및 프로세스를 소프트웨어로 표현하는 기술을 의미한다. 이 책에서는 디지털 트윈을 배포하기 위해 사용하는 핵심 요소들과 필수적인 하드웨어 및 소프트웨어 도구들을 소개하며 디지털 트윈의 다중 물리 모델 개발 및 배포 프로세스를 자세하게 다룬다. 또한 클라우드를 활용해 실시간 시스템 진단 및 예측 프로세스를 수행한다. 디지털 트윈을 명확하게 정의하고 비즈니스 리더들에게 디지털 트윈의 진정한 의미와 가치를 인식하게 해준다.

[목 차]

1장. 디지털 트윈 및 IoT의 부가가치
2장. 클라우드 및 IoT 기술
3장. 로봇 팔의 디지털 트윈 모델 생성
4장. 볼 온 플레이트 모델링
5장. 더블 매스 스프링 댐퍼 시스템의 디지털 트윈 모델 생성
6장. 솔라 패널의 디지털 트윈 모델 생성
7장. 모터 구동 시스템용 인버터 회로의 디지털 트윈 개발
8장. 하이브리드 전기차를 위한 디지털 트윈 개발 및 클라우드 개발
9장. 디지털 트윈 개발 및 DC 모터 제어 임베디드 시스템용 클라우드 개발
10장. 풍력 터빈용 디지털 트윈 개발 및 배포

이 책에서 다루는 내용

◆ 자산 관리와 유지보수 분야에서 디지털 트윈의 낮은 사용률과 디지털 트윈의 개요 제공
◆ Matlab, Simscape로 다양한 애플리케이션에 대한 디지털 트윈을 생성하는 간소화된 프로세스 제안
◆ 아마존 웹 서비스에 개발된 디지털 트윈 배포
◆ Matlab Central에서 무료 다운로드할 수 있는 Matlab 및 Simulink 코드 제공
◆ 개념을 시연하고자 Arduino, Raspberry Pi와 같은 범용 프로토타입 하드웨어 사용

이 책의 구성

1장, ‘디지털 트윈 및 IoT의 부가가치’에서는 집필 배경과 동기를 소개한다. 또한 온보드와 제안된 오프보드 프로세스의 차이점을 설명하며 저자의 경험과 책의 개요를 다룬다.
2장, ‘클라우드 및 IoT 기술’에서는 클라우드의 기원, 인프라, 현재 기능, 클라우드가 제공하는 새로운 비즈니스 기회를 다룬다.
3장, ‘로봇 팔의 디지털 트윈 모델 생성’에서는 그림이 포함된 3 자유도(3 degrees-of-freedom) 로봇 팔의 모델링 및 시뮬레이션을 다룬다. Simscape는 동적 모델을 개발하는 데 사용된다. 애플리케이션 문제에 대한 결론을 도출한다.
4장, ‘볼 온 플레이트 모델링’에서는 볼 온 플레이트(ball on plate)의 모델링 및 시뮬레이션을 다룬다.
5장, ‘더블 매스 스프링 댐퍼 시스템의 디지털 트윈 모델 생성’에서는 이중 매스 스프링 시스템(double mass spring system)의 모델링 및 시뮬레이션을 다룬다. 애플리케이션 문제에 대한 결론을 도출한다.
6장, ‘솔라 패널의 디지털 트윈 모델 생성’에서는 태양광 전지의 모델링과 시뮬레이션을 다룬다.
7장, ‘모터 구동 시스템용 인버터 회로의 디지털 트윈 개발’에서는 전기/하이브리드 차량의 모델링 및 시뮬레이션을 다룬다. 애플리케이션 문제에 대한 결론을 도출한다.
8장, ‘하이브리드 전기차를 위한 디지털 트윈 개발 및 클라우드 개발’에서는 3상 인버터 시스템(three-phase inverter system)의 모델링, 진단 및 오류 복구를 다룬다.
9장, ‘디지털 트윈 개발 및 DC 모터 제어 임베디드 시스템용 클라우드 개발’에서는 하드웨어 진단을 목적으로 DC 모터의 디지털 트윈을 개발하고 배포하는 전체 적인 최종 단계를 다룬다.

지은이의 말

이제 모델링 및 시뮬레이션 비즈니스를 시작할 때다. 전자 기기와 마이크로 프로세서 기능의 발전으로 일반 PC에서도 고성능 시뮬레이션을 할 수 있게 됐다. 또한 클라우드 기술을 활용해 대량의 시뮬레이션을 서버에서 수행할 수 있게 됐다. 클라우드는 서비스로서의 소프트웨어(Software as a Service)와 같은 새로운 종류의 수입원을 확보하게 됐다. 이러한 발전으로 MathWorks는 개인용 시뮬레이션 및 컴퓨팅 소프트웨어 최초로 10억 달러의 수익을 올렸다. 클라우드 서비스 제공업체 또한 호재를 맞았다. 스트리밍 서비스, 데이터 스토리지, 데이터 분석, 소셜 미디어 아웃렛(social media outlet), 그리고 IoT 관련 활동은 엄청난 비즈니스 기회를 제공했다. 마이크로소프트 애저(Azure), 구글 클라우드 플랫폼, 아마존 웹 서비스는 클라우드 수익 측면에서 상위권을 차지하고 있다. 2020년 해당 기업들은 800억 달러에 근접한 매출을 올리고 있다.

이 책은 진단과 예측을 개선하려는 목적으로 클라우드 기반의 다중물리(Multiphysics) 시뮬레이션 모델 활용을 촉진하고자 쓰였다. 이 책에서는 진단 및 예측의 관점에서 디지털 트윈(digital twin)이라는 용어를 재정의할 것이다. 엔지니어링 기업의 비즈니스 리더들은 디지털 트윈이 무엇인지, 어떻게 가치를 제공할 수 있는지, 배포(및 유지 보수) 비용이 얼마나 필요한지를 이해해야 한다. 이러한 이해를 바탕으로 디지털 트윈의 도입 여부를 결정할 수 있다. 디지털 트윈을 배포하는 데 필요한 핵심 요소를 간략하게 설명할 것이다. 디지털 트윈의 개발 및 배포 과정을 포함해서 필요한 하드웨어 및 소프트웨어도 설명할 것이다. 직면하게 될 문제점들과 어려움들을 해결하고, 즉시 사용할 수 있거나 추후 활용할 수 있는 대응책도 소개할 것이다.

옮긴이의 말

디지털 트윈은 물리적인 객체를 디지털 방식으로 표현한 가상 모델이다. 디지털 트윈으로 비즈니스 프로세스를 개선하고 위험을 줄이고 운영 효율성을 최적화할 수 있다. 디지털 트윈은 2002년에 최초로 개념이 소개된 이후 최근 들어 AI 및 클라우드 기술과 접목되어 여러 산업 분야에서 주목을 받고 있다. 이 책의 저자들은 디지털 트윈이 다양한 기계 및 프로세스에 높은 안전성과 효율성을 제공할 수 있다고 믿으며 디지털 트윈을 통해 객체에 대한 진단과 예측을 수행할 수 있음을 보여준다. 또한 클라우드를 활용한 실시간 디지털 트윈 모델 활용 방법도 소개한다.

디지털 트윈을 활용하는 시장은 점차 커지고 있으며, 미래의 발전 가능성도 매우 높다. 무엇보다 메타버스와 함께 미래 핵심 기술 중 하나로서 우리의 삶과 직접적으로 관련돼 있기 때문에 흥미로운 분야라고 할 수 있다. 이 책이 가상 세계와 현실 세계를 연결하는 디지털 트윈에 한 걸음 다가서는 계기가 될 수 있을 것이다.

저자 : 나심 칼레드
제어와 시뮬레이션 분야에서 두 권의 책을 저술했다. 미국의 엔지니어링 회사인 커민스(CUMMINS)와 힐피닉스(HILLPHOENIX)에서 제어 엔지니어링 관리자로 근무했다. 현재 사우디아라비아의 프린스 모하마드 빈 파드 대학교(PRINCE MOHAMMAD BIN FAHD UNIVERSITY)에서 조교수로 일하고 있다. 전 세계적으로 30건 이상의 특허 출원을 했고 24건의 미국 특허를 출원했다.

저자 : 비빈 파텔
제어와 시뮬레이션 분야에서 책을 저술했다. 현재 자동차 제어 분야에서 KPIT의 기술 전문가로 일하고 있다. 진단 및 제어용 소프트웨어 개발 전문가이며 기계공학 석사학위를 갖고 있다.

저자 : 아판 시디키
현재 커민스 이미션스 솔루션스(CUMMINS EMISSIONS SOLUTIONS)에서 수석 제어 엔지니어로 일하고 있다. 디젤 엔진과 후처리 시스템의 제어 및 진단 알고리즘의 소프트웨어 개발 전문가이며 기계공학 석사학위를 갖고 있다.

역자 : 최만균
한국과 뉴질랜드에서 14년의 IT 경력을 쌓았다. 한국에서는 네트워크 및 보안 분야 엔지니어로 근무하며 다수의 국내외 대기업 및 정부 프로젝트에 참여했다. 뉴질랜드에서는 기업의 소프트웨어 테스트 자동화 프로세스 개발 및 수행 그리고 웹 보안 업무를 수행하고 있다. 또한 빅데이터 분석, AI, 클라우드 보안에 관심이 많다.
매일같이 오라일리(OREILLY)와 미디엄(MEDIUM) 사이트를 누비며 다양한 원서와 영문 기사를 통해 끊임없이 공부하고 연구하고 있다. 기술 관련 도서 번역을 제2의 직업으로 생각하며, 『사이버 보안』(에이콘, 2019)과 『어반 컴퓨팅』(에이콘, 2020)을 번역했고 앞으로도 다양한 원서를 번역하고자 하는 목표를 갖고 있다.