기계 및 로보틱스 산업의 혁신: Unity에 대한 내부자의 시각과 디지털 트윈 (Digital Twins)의 현실

Thomas Strigl은 시뮬레이션 및 커미셔닝 (commissioning) 소프트웨어 솔루션을 구축하고 배포하는 데 18년 이상의 경력을 가지고 있습니다. 그는 현대의 로보틱스 및 기계 산업이 혁신적인 솔루션을 필요로 한다는 점을 인식하고 있습니다. 이것이 바로 Thomas가 2018년에 realvirtual.io를 설립한 이유이며, 복잡한 자동화 시스템의 과제를 해결하기 위해 게임 기술을 수용할 기회를 추구하는 것을 목표로 삼았습니다. 이 기사에서 Thomas는 산업 내 Unity의 위치와 디지털 트윈 (digital twins)의 중요성에 대한 자신의 생각을 공유합니다.

산업 분야에서 디지털 트윈에 대한 나의 비전
기계 및 로보틱스 산업은 디지털 전환 (digital transformation)에 의해 빠르게 진화하고 있습니다. 물론, 우리는 눈에 띄는 핵심 주제인 "디지털 트윈 (digital twin)"을 무시할 수 없습니다. 이 용어는 마케팅 캠페인과 산업 컨퍼런스에서 흔히 쓰이는 유행어가 되었습니다. 이 개념이 엄청난 잠재력을 가지고 있는 것은 사실이지만, 저는 과장된 광고를 넘어 실질적이고 현실적인 응용 분야에 집중하는 것이 필수적이라고 믿습니다.

디지털 트윈은 생산 및 공장 운영을 계획, 모니터링 및 최적화하는 방식을 혁신하고 있습니다. 저의 비전은 초기 엔지니어링 설계부터 실시간 운영에 이르기까지 제조 라이프사이클의 모든 단계에 디지털 트윈을 원활하게 통합함으로써 그 잠재력을 완전히 실현하는 것입니다.

이 비전의 핵심은 CAD 시스템 및 전기 및 자동화 설계 소프트웨어와 같은 엔지니어링 계획 도구와 디지털 트윈을 동기화하는 것입니다. 이러한 도구에서 변경 사항이 발생함에 따라 디지털 트윈이 실시간으로 업데이트되도록 보장함으로써, 공장은 자산과 프로세스에 대한 지속적이고 정확한 표현을 유지할 수 있습니다. 이는 설계 데이터와 운영 데이터가 원활하게 흐르는 폐쇄 루프 (closed-loop) 시스템을 생성하여 계획과 실행 사이의 간극을 메워줍니다.

3D 시각화 및 실시간 인간-기계 인터페이스 (HMIs)와 결합된 디지털 트윈은 운영자와 엔지니어가 실제 생산 환경과 상호 작용할 수 있는 직관적인 방법을 제공합니다.

OPC UA, MQTT, Profinet과 같은 강력한 산업용 통신 표준 (Industrial communication standards)을 통해, 이러한 트윈들은 실제 시스템과 통합되어 진행 중인 운영을 그대로 반영하는 "디지털 섀도우 (Digital shadows)"를 생성합니다. 설계, 엔지니어링 및 생산 사이의 이러한 실시간 시너지 (Real-time synergy)는 공장이 워크플로우를 최적화하고, 오류를 줄이며, 변화에 더 빠르게 적응할 수 있도록 지원합니다. 그 결과, 효율성, 민첩성 및 혁신을 주도하는 더 스마트하고 더 연결된 공장 환경이 구축됩니다.

로보틱스 및 기계 산업에서 실시간 솔루션의 활용 사례
실시간 환경은 기계 및 로보틱스 분야에서 직면한 과제들에 대한 강력한 솔루션이며, 팀들이 다음과 같은 광범위한 활용 사례를 위한 애플리케이션을 제작할 수 있도록 지원합니다:

• 설계 검증 (Design validation): 물리적 생산 전에 설계를 테스트하기 위해 고충실도 시뮬레이션 (High-fidelity simulations)을 생성합니다. 이는 오류를 줄이고, 개발 주기를 단축하며, 최종 결과물을 개선합니다.
• 가상 시운전 (Virtual commissioning): 엔지니어는 가상 환경에서 기계 제어 로직을 시뮬레이션하고 테스트할 수 있어, 물리적 설정 과정에서의 비용이 많이 드는 지연과 오류를 방지할 수 있습니다. 예를 들어, 실제 로봇과 PLC 컨트롤러를 디지털 모델에 연결하는 방식이 있습니다.
• 3D 인간-기계 인터페이스 (3D HMI): 상호 작용이 가능하고 직관적인 HMI를 생성하여, 운영자가 기계를 더 쉽게 제어하고 이해할 수 있도록 합니다.
• 비전 AI 학습 (Vision AI training): 실제 카메라 프레임을 시뮬레이션하고, 합성 데이터 어노테이션 (Synthetic data annotation)을 수행하며, 특히 로보틱스 시스템을 위한 비전 AI 알고리즘을 학습시킵니다.
• 이해관계자 커뮤니케이션 (Stakeholder communication): 복잡한 개념을 비기술적 이해관계자들도 이해할 수 있게 만드는 몰입형 시각화 또는 VR 경험을 생성합니다.

realvirtual.io의 역할
realvirtual.io와 같은 전문화된 도구들은 실시간 역량을 기반으로 구축되어 기계 및 로보틱스 산업의 요구사항을 구체적으로 충족합니다.

애드온 에셋 (add-on asset)으로 제공되는 realvirtual.io는 단순한 시각화를 넘어 디지털 트윈 (Digital Twins)을 생성하기 위한 맞춤형 도구 세트를 제공합니다. 이러한 도구를 통해 사용자는 다음과 같은 작업을 수행할 수 있습니다:

• 복잡한 기계 장치를 위한 운동학 (kinematics) 정의
• 가상 구동부 (virtual drives) 및 센서 추가
• 실제 로봇 컨트롤러 또는 PLC와의 인터페이스를 통한 가상 시운전 (virtual commissioning)
• 3D HMI (Human-Machine Interface) 제작
• 물리적 기계의 동작을 모방하는 시뮬레이션 실행

디지털 트윈은 산업용 비전 애플리케이션을 위한 합성곱 신경망 (CNNs) 학습에서도 중요한 역할을 합니다. 시뮬레이션 환경에서 매우 사실적인 합성 데이터셋 (synthetic datasets)을 생성함으로써, 실제 제품이나 생산 라인이 존재하기 전에도 AI 시스템이 복잡한 인식 및 의사결정 과제를 효율적으로 학습할 수 있게 합니다. 이는 배포 속도를 높이고 실제 환경에서의 정확도를 향상시킵니다.

이 과정을 간소화하기 위해, 당사의 신제품인 AI Builder는 고급 AI 준비형 디지털 트윈 생성을 단순화하고 Unity 생태계 내에서 직접 AI 학습을 지원하여, AI 기반 산업용 애플리케이션을 그 어느 때보다 쉽게 배포할 수 있도록 합니다.

나의 의견: 디지털 트윈의 미래로서의 Unity
디지털 트윈의 가능성은 흥미롭지만, 현실에 기반을 두는 것이 매우 중요하다고 믿습니다. 화려한 용어들이 화제를 불러일으키기도 하지만, 진정한 가치를 창출하는 것은 실질적인 응용 사례들입니다.

제 경험에 비추어 볼 때, Unity의 힘은 디자인 개선부터 커뮤니케이션 강화, 시운전 오류 감소에 이르기까지 실제 문제를 해결하는 솔루션을 팀이 만들 수 있도록 지원하는 능력에 있습니다. Realvirtual.io의 개방형 개발 생태계와 오픈 소스 코드를 사용하면 새로운 아이디어, 인터페이스 또는 사용자 상호작용을 도입하는 것이 훨씬 더 직관적입니다. 긴 소프트웨어 릴리스 주기를 기다릴 필요 없이 빠르게 결과를 확인할 수 있습니다.

Unity는 강력하면서도 접근성이 높기 때문에 독보적입니다. Unity의 실시간 렌더링 (real-time rendering) 역량, 견고한 생태계, 그리고 적응성은 기계 및 로보틱스 분야의 실제 문제를 해결하는 데 이상적입니다.

이것을 특히 가치 있게 만드는 것은 모듈성 (modularity), 개방성 (openness), 그리고 생태계입니다. Unity Asset Store와 Package Manager를 통해 사용할 수 있는 끝없는 도구와 확장 기능들이 존재하며, 이 중 상당수는 원래 게임용으로 제작되었으나 산업용 애플리케이션 (industrial applications)으로도 매끄럽게 전환됩니다.

Unity를 차별화하는 게임 체인저 (game-changing) 급의 사실이 하나 있습니다. 바로 클라우드 렌더링 (cloud rendering) 없이도 거의 모든 플랫폼에 애플리케이션을 구축하고 전달할 수 있다는 점입니다. 이는 다음과 같은 다양한 방식으로 디지털 트윈 (digital twin)을 생성하고 배포할 수 있음을 의미합니다:

• 이동 중 사용을 위한 모바일 앱 (Mobile app)
• Windows, Linux 또는 macOS용 데스크톱 애플리케이션 (Desktop applications)
• Meta Quest 또는 기타 VR/AR 기기에서의 몰입형 경험 (Immersive experience)
• 브라우저를 통해 직접 접속 가능한 WebGL 기반 솔루션 (WebGL-based solution)

대화를 시작해 봅시다
여러분의 생각을 듣고 싶습니다. 기계 또는 로보틱스 프로젝트에서 Unity를 활용하고 계신가요? 어떤 과제들을 해결하고 있으며, 디지털 트윈이 어떻게 진화할 것이라고 보십니까? 여러분의 경험을 공유해 주세요. 이 흥미로운 분야의 다른 분들로부터 배우는 것을 언제나 갈망하고 있습니다.

이 글은 Unity 및 디지털 트윈 기술을 다루며 얻은 저의 개인적인 통찰과 경험을 반영합니다. 우리가 정말 중요하게 여겨야 할 것, 즉 현대 시대에 기계를 설계, 구축 및 운영하는 방식을 변화시키는 결과를 만들어내는 것에 집중해 봅시다.