LX공간정보 아카데미의 '공간정보 기반의 스마트시티 비즈니스 모델 개발' 과정에서 강의한 자료입니다. 디지털 트윈의 개념, 연원, 도시/국토관리로의 확장, 공간정보 분야의 동향과 전망, 디지털 트윈 기반 스마트시티, 오픈소스 기반 디지털트윈 플랫폼인 mago3D, 그리고 mago3D를 적용한 대표적인 사례 등에 대해 소개하였습니다.

1. 디지털 트윈 기술과 활용 사례
- 공간정보를 중심으로 -
신상희(shshin@gaia3d.com)
가이아쓰리디㈜
2021년 4월 12일

2. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
<Source: https://www.pbctoday.co.uk/news/bim-news/digital-twin-4-0/64519/>
Digital Twin
A realistic digital representation of assets, processes or systems in the built or
natural environment. The complexity of that representation, and degree of
connectedness, varies depending on maturity.
디지털 트윈

3. 디지털 트윈(Digital Twins)
3
<Source: https://www.youtube.com/watch?v=iVS-AuSjpOQ>

4. 디지털 트윈(Digital Twins): 가트너의 2018, 2019년 주목해야 할 10대 기술
<Source: https://gartner.com/SmarterWithGartner> 4

5. 디지털 트윈(Digital Twins)의 정의
디지털 트윈(Digital Twins)
“컴퓨터에 현실 속 사물의 쌍둥이를 만들고, 현실에서 발생할 수 있는 상황을
컴퓨터로 시뮬레이션 함으로써 결과를 미리 예측하는 기술”
5
<Source: https://ko.wikipedia.org/wiki/디지털_트윈>

6. 6
디지털 트윈(Digital Twin) 정의와 운용 개념
데이터
이벤트
시스템 분석
예측
제어/최적화
고장/예지진단
제공 서비스
디지털 트윈 운용 개념도
What-if 질문들
운용자
의사결정자
질문에 대한 답
필요 시 조치/자동화
디지털 트윈(DT)
( 컴퓨터 시뮬레이션 모델 )
실 체계
(Physical Twin)
연
동
✓ 정의: 물리적 자산, 프로세스 및 시스템에 대한 디지털 복제본[Wiki 사전]
→ 대상 물체의 구성 요소 및 동작 특성을 표현하는 살아있는 디지털 시뮬레이션 모델
✓ 운용 개념: 모델(DT)의 수명주기가 실 체계와 연동되어 함께 살아 감
• 실 체계와 연동하여 학습/진화를 통하여 일관성 유지 및 동질성 유지
• 실 체계 Life cycle과 동기화 -> 설계 – 구현 – 검증 – 운용 유지보수
<Source : 김탁곤, 2019>

7. 7
디지털 트윈(Digital Twin) 정의의 공통적 요소
가상 세계에
현실 세계
모사
가상 세계에서
분석, 최적화,
시뮬레이션
수행
가상 세계
실험 결과의
현실 세계
반영
1
2
3

8. 8
디지털 트윈(Digital Twins)의 연원
Concept: Digital Informational Construct
Vision: Create, Test, Build
➔ 통제된 환경(Controlled Environment)이 가능한 제조업에서 활용 시작

9. 디지털 트윈(Digital Twins) 사례 – 가상 센서
<Source: https://www.youtube.com/watch?v=u7DqoX9PrnY>
9

10. 디지털 트윈(Digital Twins) 사례 - SimCity
10

11. 디지털 트윈(Digital Twins) 사례 – Second Life
11
<Source: https://secondlife.com>

12. 디지털 트윈(Digital Twins) 사례 – Mine Craft
12
<Source: https://www.youtube.com/watch?v=LoNDwLSTOI0>

13. 디지털 트윈(Digital Twins) 사례 – 우주 생성
<Source: 2014년 5월 8일 중앙일보>
<Source: http://www.bbc.com/news/science-environment-27299017>
13

14. 디지털 트윈 충실도(Fidelity) 모형
14
디지털 트윈
충실도
디지털 트윈 모델로 표현된 가상 객체가 원래의 물리적 객체와 얼마나
잘 부합하는가?
특성화 충실도
시각화 충실도
가상 객체가 얼마나 정교하게 물리적 객체의 행위 동작에
부합하는지가 기준
디지털 트윈이 물리적 객체와 얼마나 비슷하게 보이는지가
기준
<Source: 김용운 외. 2021. 디지털 트윈의 꿈(한글 요약). ETRI>

15. 디지털 트윈 성숙도(Maturity Level) 모형
15
<Source: https://blog.lgcns.com/1864 >
성숙도 모형: 디지털 트윈의 실현 수준이 어느 정도인지 이해하기 위한 평가 도구
기술 단계 정의 설명
5단계
자율 디지털 트윈
(Autonomous)
개별 및 복합 디지털 트윈에서 자율적으
로 문제점을 인지하고 해결하여 물리대
상 최적화
4단계
연합 디지털 트윈
(Federated)
최적화된 개별 물리대상들이 상호 연계
된 복합 디지털 트윈
재구성 및 물리대상 상호운영 최적화
3단계
모의 디지털 트윈
(Modelling &
Simulation)
디지털 트윈 모의결과를 적용한 물리대
상 최적화
2단계
관제 디지털 트윈
(Monitoring)
디지털 트윈 기반 물리대상 모니터링 및
관계분석을 통한 제어
1단계
모사 디지털 트윈
(Mirroring)
물리대상을 디지털 트윈으로 복제
<Source: 정보통신기획평가원, 디지털 트윈의 기술적 정의와 세부적 발전 5단계(level) 모델>

16. 디지털 트윈 성숙도(Maturity Level) 모형
16
Element Defining principle Outline usage
0 Reality capture As-built survey
1 2D map/system or 3D model
Design/asset optimization and
coordination
2
Static data, metadata and BIM
Stage 2
4D/5D simulation
3 Real-time data Operational efficiency
4
Two-way data integration and
interaction
Remote and immersive operations
5
Autonomous operations and
maintenance
Self-governance, oversight and
transparency
<Source: https://theiet.org/digital-twins>

17. 디지털 트윈의 기대 효과
17
리스크 식별을 통한 가용성 증대
생산성 향상 및 비용 절감
공정 효율화
지식 공유를 통한 다자간 의사결정
원격 교육 및 지원
실시간 모니터링과 사전 대응
1
2
3
4
5
6

18. 디지털 트윈 – 기회와 위험 요소
18
기회 위험요소
• 건축 및 운영 비용 감소 • 사이버 보안 문제
• 보다 효율적인 각종 설계 • 과대 홍보와 과도한 기대
• 장단기 효율성 및 생산성
향상
• 시스템의 복잡도에 따라
증가하는 디지털 트윈 구
축과 관리 비용
• 각종 자산 상태에 대한 더
나은 이해
• 미흡한 표준화와 산업계
협력
• 가상공간에서 시뮬레이션
혹은 리허설을 해 봄으로
써 사전 위험 요소 파악 및
갈등 비용 저감
• 부족한 인력
• 협력 증진 • 공통 용어와 지식의 부재
<Source: IET, Digital twins for the built environment>

19. 디지털 트윈 시장 성장 – 향후 7년 간 10배 성장 예상
19
<Source: Managing change and culture to enable the shift towards smart built environment, Jakub Wachocki>

20. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
디지털 트윈은
새로운 개념인가?

21. 보이지 않는 것의 상상
21
인지 혁명: 존재하지 않는 것에 대한 정보를 전달하는 능력.
허구의 대상을 상상하고 이야기할 수 있는 언어를 사용한 것

22. 아날로그 트윈(Analog Twin) – 라스코 동굴 벽화(Grotte de Lascaux)
22
▪ 프랑스 도르도뉴 지방
▪ 석기 시대 작품 : B.C.E. 15,000 ~ 17,000
▪ 사냥을 위한 지형 지물, 자연 환경 및 동물을 기록한 것으로 추정

23. 아날로그 트윈(Analog Twin) 1단계 – 위치와 객체의 인식
23

24. 아날로그 트윈(Analog Twin) 2단계 – 현상과 정보의 전달
24

25. 1958년 밀 생산 목표:
헥타르 당
4.2t -> 37.5t
중국 전역에서 쌀, 밀, 땅
콩 수확 신기록 경신
모택동:
“인민들은 하루에 밥을
다섯 끼 먹으라!”
중국 공산당:
“농산물을 수출하여 공
업장비와 기술을 수입
하자!＂
결과:
1958년에서 1962년
동안 3,500만~5,000
만 명 굶주림으로 사망
25
아날로그 트윈(Analog Twin) 2단계 – 현실을 있는 그대로 안다는 것의 어려움!

26. 26
아날로그 트윈(Analog Twin) 3단계 – 분석과 예측
정보의 축약과 추상화
“동치: 두 묘사 사이에 모든 관계를 보존하는 대응성이 있는 경우”
by Max Tegmark

27. 27
그럼에도 디지털(!) 트윈인 것은?
<Source: https://cmte.ieee.org/futuredirections/2019/01/26/digital-transformation-flanking-bits-to-atoms/>

28. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
디지털 트윈은
만병통치약일까?

29. 29
현실과 디지털 트윈의 동치문제
<현실> <디지털 트윈>
1
1
N
N
1
N
1
N

30. 30
복잡계(Chaos) 문제
질문: 자율주행 전기차는 도로의 교통량을 증가시킬까? 감소시킬까?

31. 31
Level of Degree 문제
궁극의 디지털 트윈은
원자와 분자 수준까지
모델링 하는 것.
그런데, 가능한가?
가능하다면 의미가 있는가?

32. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
디지털 트윈의
도시관리로 확장

33. 도시관리로 확장하는 디지털 트윈
33
Source: AIDAN FULLER et al, Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research

34. 사이버물리시스템과 스마트시티
34

35. 사이버물리시스템과 스마트시티
35

36. <Source: https://www.smartcitiesworld.net/special-reports/special-reports/the-rise-of-digital-twins-in-smart-cities>
36
도시관리로 확장하는 디지털 트윈

37. 디지털 트윈 기반 스마트시티 구축 사업
<Source: 2019년 스마트시티 시범도시(세종, 부산) 디지털트윈 마스터플랜 수립 및 시범시스템 구축용역 제안요청서, LX공사> 37

38. 디지털 트윈 기반 스마트시티 구축 사업
38
<Source: https://news.v.daum.net/v/20200927103429370>

39. 디지털 트윈 기반 스마트시티 인프라스트럭쳐
<Source: KAIST, 여화수> 39

40. 공간규모별 디지털 트윈 – UK National Digital Twin Programme
Building Locale Neighborhood City Region Nation
<Source: https://www.cdbb.cam.ac.uk/national-digital-twin-programme, and Jeremy Morley> 40

41. UK National Digital Twin Programme
41
<Source: https://www.youtube.com/watch?v=ChCNcLY6tKA>

42. 영국 디지털 트윈 구축 원칙 – 쌍둥이 원칙(Gemini Principles)
<Source: The approach to delivering a National Digital Twin for the United Kingdom> 42
공익성
분명한 공공의 이익을
제공하는데 기여
가치 창출
실질적 가치창출 및
성과 개선
통찰력
의사결정에 기여하는
통찰력 제공
보안성
자체 보안 강화
개방성
최대한 많은 사용자에게
개방
품질
향상된 품질의 데이터
제공
연합
다양한 데이터, 시스템과
연결가능한 표준 준수
선별
명확한 소유권, 규제 및
거버넌스
진화
기술과 사회 발전에 따라
변형, 확장 가능
목적성
분명한 목적을
가져야 함
신뢰성
신뢰할 수 있어야
함
기능성
효과적으로
기능해야 함

43. 공간규모별 디지털 트윈 – CityGML
CityGML 5단계 세밀도(LoD: Level of Detail)
• LOD 0 – regional, landscape
• LOD 1 – city, region
• LOD 2 – city districts, projects
• LOD 3 – architectural models (outside), landmarks
• LOD 4 – architectural models (interior)
<Source: https://citygmlwiki.org/index.php/Basic_Information> 43

44. 공간규모별 디지털 트윈 – CityGML
<Source: T. H. Kolbe – Semantic 3D City Models with CityGML for Urban Analytics> 44

45. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
공간정보 분야
동향과 전망

46. 46
변화의 추세
<Source: Steve Liang(2016)>

47. <Source: https://www.gov.uk/government/publications/unlocking-the-power-of-locationthe-uks-geospatial-strategy>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망
47

48. <Source: https://www.gov.uk/government/publications/unlocking-the-power-of-locationthe-uks-geospatial-strategy>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망
48

49. 공간정보 분야 기술적 변화와 전망
<Source: Future Trends in geospatial information management: the five to ten year vision – Third Edition, August 2020>
49

50. 공간정보 분야 기술적 변화와 전망
50

51. “GIS community has been experiencing revolutionary changes
in the ways of collecting, processing, analyzing, and visualizing
spatiotemporal data, especially GIS data of large volume, high
speed, and huge varieties.”
<Source: https://gis.usc.edu/blog/predictions-for-the-gis-industry-opportunities-technologies-and-students/>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망
51

52. <Source: https://csengineermag.com/crucial-geospatial-technology-trends-in-future/>
1. Miniaturization of Sensors
2. Consistent Accessibility of EO Information
3. Geospatial AI or Geo.AI
4. BIM
5. Autonomous Vehicles
6. Mapping as a Service
7. Smart Cities
8. Drones
52
공간정보 분야 기술적 변화와 전망

53. <Source: “Key Trends that Shapes Location Intelligence”, INSPIRE Workshop 2020, Gartner>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망

54. Current Future
Concept Object Information Context Awareness
Data Consumer Prosumer/DIY
User Person Things
Visualization Real World Digital Twin
Application Base Map Key Factor for Fusion
Driving Entity Public Sector Private Sector
Space Outdoor
Indoor + Outdoor
+Underground …
Update Cycle Static Dynamic
<Source: Sagong, Hosang(2016), ‘Policy Directions of Spatial Information for Hyper-connected Society’ modified>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망
54

55. AutoDesk의 전망
공간정보 분야 기술적 변화와 전망
55

56. 56
<Source: Steve Liang(2016)>
Location is the first class
citizen for IoT!
공간정보 분야 기술적 변화와 전망

57. 57
공간의 크기
갱신주기
좁은 면적
1980
1990
2000
2010 ~
2020
넓은 면적
정적
동적
<Source: Sakong, Hosang(2016), Policy Directions of Spatial Information for Hyper-connected Society>
공간정보 분야 기술적 변화와 전망

58. Live(Real-Time)
Geospatial
AEC(CAD/BIM)
+
Geospatial
Expansion of
Geospatial Coverage
(Indoor, Underground, Space,
Seafloor…)
Analytics, Simulation,
&
Visualization
Digital
Twin
58

59. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
(준)실시간 공간정보
Live(Real Time) Geospatial

60. 센서, 센서, 그리고 센서
60
감각 기관
기억
지능
IoT(Internet of Things)
Big Data
A. I.
Smartizen(10Bn) Smart Devices(100Bn) Smart Sensor(100Tn)
<Source: 이상훈(2016), ‘ICT 기술 파도와 4차 산업혁명’을 수정, 재편집>

61. (준)실시간적 공간정보 생산
61
<Source: 스마트 공간정보 기술개발 기획연구>

62. (준)실시간적 공간정보 갱신
62
<Source: https://newsroom.intel.com/articles/why-how-making-hd-maps-automated-vehicles/#gs.7zi2a4>

63. (준)실시간적 공간정보 처리
63

64. (준)실시간적 공간정보 서비스
64
“CFD(Computational Fluid Dynamics): Modeling and predicting air quality, pollution modeling”

65. 65
데이터 대폭발의 시대(Era of Data Explosion)
위치 + 객체 + 현상
Point Cloud + Realistic Mesh + Sensor +
Semantic Model + Volumetric Data + Live Data +
Visualization + Simulation + IoT + Analytics +
…

66. 병목 현상
Point
Cloud
Drone
Images
IoT
CAD
Live
Data
Satellite
Images
Autonomous
Cars
GIS
BIM
CityGML
Bottle Neck!
66

67. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
CAD/BIM/GIS 융복합
Geospatial BIM

68. BIM(Building Information Modeling)
68
Building Information Modeling (BIM)
is a digital representation of physical and
functional characteristics of a facility.

69. BIM의 여러 정의
69
Building Information
Model
Building Information
Modeling
Building Information
Management
3차원 객체와 그 객체를 나타내는 여러 가지 정보 집합체를 활용하여
프로젝트 참여자들 간 협업하고 BIM을 공유하는 행위화 프로세스를 의미
설계, 시공, 유지관리단계 등 생애주기에 걸쳐 객체와 정보를 생성하고
정보를 추가하며 공유하는 행위와 프로세스 그리고 이 과정을 관리하는 것
<Source : 진상윤, 2020, 스토리텔링 BIM>
3차원 객체와 그 객체를 관련하여 생애주기 동안 창조되고 관리되는
여러 가지 정보의 집합체를 의미

70. BIM 관련 동향(국내)
70
<Source : 홍창희, 2020, 국가BIM센터 역할과 미래방향>

71. BIM 관련 동향(해외)
71
미국
미국각주별교통부에서BIM
의무화
캐나다
CanadaBIMCouncil등에서
준비
칠레
2020년까지 공공사업을 위한
BIM요구사항 달성
브라질
해외BIM전문가에게 BIM
로드맵의뢰
영국
2016년부터 모든공공
공사에서 BIMLevel2만족
스칸디나비아 국가
건축BIM초기에정착
스웨덴교통부BIM전략발표
독일
2020년 말까지모든교통인프라
프로젝트 BIM의무화
일본
토목분야 CIM도입지침발간
(2017.3)
호주
시드니메트로등에BIM의무화
뉴질랜드
BIM활성화위원회에서
뉴질랜드 BIM핸드북출간
중국 및 홍콩
2013년이후 홍콩은지하철,
도로프로젝트에 BIM요구
말레이시아
건설산업개발위원회가 BIM센터
설치후지원
UAE
두바이메트로등에BIM 의무화
카타르
도하메트로와 루사일시티
등에BIM의무화
싱가포르
2014년부터 인프라공사BIM
의무적용
구분 분석 내용 관련 국가 동향
활성화 방안
• 국가 차원의 BIM 의무화
• 단계별 BIM 의무화 전략
• BIM 적용 우수사례 및 BIM 성과평가 등에 대한 자료 발간
• BIM 펀드 등의 지원금(싱가포르) 및 정기 행사
• 영국, 미국, 싱가포르 등 BIM 활용 의무화
• 프로젝트 규모와 분류에따라 BIM 도입 순위 선정
주요 단체
• 국토/교통부 산하 위원회 및 기관
• BIM Task Group
• 국가별 buildingSmart 및 BIM 협회
• 건설산업 협회
• buildingSMART International
• 미국, 싱가포르 등 국토/교통부 관련 정부부처주도
• 영국, 독일 등은 BIM Task Group에서 활성화를
위한 다양한 활동
• 국제 공통 선형 모델, 분야별 표준 모델 개발 추진
관련 문서
및 지침
• 1단계 : 건설 생산성 관련 보고서 및 BIM 적용 사례집 발간
• 2단계 : 프로젝트 특성에 맞는 발주자 요구사항 도입
• 3단계 : 국가 차원의 BIM 핸드북 또는 가이드라인 확정
• 영국과 싱가포르가 가장 우수
• 카타르, UAE 등은 BIM 프로젝트 발주
(영국 Level 2 수준 요구)
일본 건설업연합회 시공 CIM 사례집
호주 공공 인프라 생산성 보고서
싱가포르 BIM 가이드라인과 지침
<Source : 홍창희, 2020, 국가BIM센터 역할과 미래방향>

72. BIM 활용 – 실시설계단계 BIM 활용 기준(조달청, 2019)
72
활용 기준 활용 수준
디자인 검토
투시도 및 조감도 활용
∙ 건물 외관 디자인 검토
∙ 건물 주요 내부 디자인 검토
동영상 제작
설계안 검토
BIM 설계도면 산출 BIM 실시설계도면 산출 ∙ 정확한 실시설계도면 산출
수량 기초 데이터 산출 수량 기초 데이터 산출
∙ 견적을 위한 수량 기초 데이터 산
출
환경
시뮬레이션
(선택 사항)
에너지 검토
동적 에너지 분석
∙ 주요 건물에 대한 동적 에너지 시
뮬레이션
정밀 에너지 소요량 검토
∙ 한국에너지공단이 배포한 건축물
에너지 효율등급 평가 프로그램을
활용한 에너지 소요량 산출
빛환경 검토
일조시간 검토 ∙ 일조권 만족 여부 검토
일영 검토 ∙ 연간 외부공간 일영분포 검토
최대앙각 검토(녹색 인증) ∙ 인증기준에 따른 성능 검토
주광률 및 균제도 검토(녹색 인증) ∙ 인증기준에 따른 성능 검토

73. BIM 활용 – BIM 적용 목적 예시
73
설계 단계 대분류 중분류 소분류
활용 수준
필수 가급적 보통 간혹 안함
계획/
중간/
실시
설계
디자인
검토
시간 검토 투시도 및 조감도 활용 ○
설계 검토 설계안 검토 ○
설계 품질 확보
공간설계
품질 확보
면적 조건 검토 ○
공간요구조건 검토 ○
장애자 설계조건 검토 ○
피난 설계조건 검토 ○
방재 설계조건 검토 ○
설계도면 설계도면 설계도면 산출
에너지 효율 에너지 효율 에너지 효율 검토
환경 시뮬레이션
방재 피난
빛
일조 분석
조명 분석
음향 음향 분석
온도 온도 분석
공기 CFD
쾌적성 온도 습도 바람
중간/
실시 설계
설계품질 확보 수량산출 품질확보
물리적 품질 확보 ○
데이터 품질 확보 ○
수량 데이터 개략 물량 수량 기초데이터 산출 ○
실시 설계 설계 품질 확보
설계 품질 확보
간섭 검토 ○
구조부재 간의 지지 검토 ○
품질 검증 품질검증 수행 ○
<Source : 진상윤, 2020, 스토리텔링 BIM>

74. BIM LOD(Level of Development)
74
<Source : BIM Forum, 진상윤>
LOD Level 설명 및 예시
LOD100
개념 스케치 수준
형상이 아니라 심볼로만 나타내는 수준
LOD200
위치와 형태, 사이즈 정도의 정보만 표현
기본 계획 수준
LOD300
재료나 구조, 시스템 등이 결정되었지만 그 구체적인 타 부재와 인터페이스 등은 나타내지 않음
기본 설계 수준
LOD350
재료, 구조, 시스템의 구성요소들이 표현되며 타 부재와의 인터페이스도 표현
실시 설계 100% 수준
LOD400 1:1 수준의 디지털 목업 혹은 샵드로잉에 해당하는 수준
LOD500 준공 모델(As-Built Model)

75. CAD/BIM vs GIS
75
VS
<CAD>
<BIM>
<GIS>

76. CAD/BIM 분야 특성
76
CAD/BIM 분야 특성
1. 특별한 SW가 필요 - CAD/BIM 데이터에 접근하거나
가시화하기가 어려움
2. 독점적이고 폐쇄적인 기술
3. 공간적 맥락과 약한 결합

77. 공간정보 분야 특성
77
Geospatial
분야 특성
1. 특별한 SW 없이 웹 상에서 서비스하는 게 일상화
2. 활성화된 오픈소스 프로젝트와 표준화(OGC)
3. 실외 공간을 주로 다룸

78. GeoBIM 개념의 등장
78
BIM/CAD GeoSpatial
GeoBIM
• 미시적
• 설계
• 적지 선정
• 자산 관리
• 공정 관리
• 안전 관리
• 에너지 관리
• 패러메트릭(Parametric) 모델
• 거시적
• 도시 계획
• 스마트시티
• 실내외 공간 모니터링
• 소방/방재
• 에너지 관리
• 비상 계획
• 서피스(Surface) 모델

79. CAD/BIM/GIS의 이상적 통합 모습
GIS
CityGML
GeospatialInformation
GISStandards
IFC
BIM
OutdoorModel
IndoorModel
BIMStandards
Construction
DrawingsInfo.
In/Outdoor
GIModel
(GeospatialInformation
Model)
79

80. GeoBIM의 기대 효과
80
• 건축, 토목 분야의 계획, 설계, 시공 단계에 효율적
으로 공간정보 제공
• 광역적 기간 시설 건설 시 BIM 사용 효율성 증대
• 지역적, 국가적 차원의 시설물 관리 용이
• 빠르게 변화하는 건물, 인공구조물 등을 생애주기
측면에서 추적하고 관리
• BIM 데이터를 재활용함으로써 스마트시티
등의 3차원 모델 구축 비용 및 시간 절감
• 스마트시티 등의 도시 관리 분야에서 건물
부터 지구, 시 단위까지 통합적 관리
• 각 시설물의 생애주기에 맞춘 다양한 수준의 공간
분석과 시뮬레이션
• 디지털 트윈의 기본 정보 중 하나로 활용
<Source : F. Noardo 외, 2019, EUROSDR GEOBIM PROJECT A STUDY IN EUROPE ON HOW TO USE THE POTENTIALS OF BIM AND GEO DATA IN PRACTICE>

81. 표준화 기구들의 통합을 위한 활동(IDBE)
81
“… to increase interoperability between the
geospatial and built environment domains,
specifically through coordination of standards
development… “

82. EuroSDR(유럽 국가지도제작기구 협회)의 GeoBIM 연구
82
<Source : http://www.eurosdr.net/research/current>
<Source : https://3d.bk.tudelft.nl/projects/eurosdr-geobim/>
The spatial data research interests of European
countries are represented through the membership
in EuroSDR of national organisations from their
production and research sectors.

83. 표준화 기구들의 통합을 위한 활동(IDBE)
83
<Source: https://www.ogc.org/pressroom/pressreleases/3187>

84. 산업계의 시도들
84

85. 오픈소스 진영의 도전
85

86. 쉽지 않은 도전 – 정보의 손실
86
ADE
(Application Domain Extension)
<Source : Filip Biljecki, 2019, Extending CityGML for IFC-sourced 3D city models>

87. 쉽지 않은 도전 – 서로 다른 언어
87
ត ើអ្នកកំពុងនិយាយអ្វី?
మీరు దేని గురించి
మాట్ల
ా డుతున్నారు?
• 다양한 전문용어와 약어
• 동일한 용어에 대한 다른 이해
• BIM/CAD의 속성 정보 통합의 어려움
• 자신의 분야에 대한 자부심
BIM/CAD GeoSpatial

88. 쉽지 않은 도전 – 음악 없는 MP3 플레이어
88
• 당신이 평생 동안 본 BIM 데이터의 개수는?
• BIM/CAD로 된 데이터가 많을까? 아니면, 그냥 종이도면이 많을까?
• BIM/CAD 소유자들은 자신들의 데이터 공유에 비우호적
• 3차원 데이터를 구축하는데 많은 비용이 들지만, BIM/CAD 데이터 구축은 그 이상의 비용이 소요됨

89. 쉽지 않은 도전 – 표준!
89
• BIM/CAD 분야는 산업계 전반적으로 표준 활용이 저조
“왜 Revit 파일을 IFC로 변환해서 드려야 하죠?”
“정부가 시켜서 어쩔 수 없이 IFC나 CityGML로 납품하죠.”
• 포맷 변환 과정에서 설계 데이터의 도형/속성 정보가 손실되는 경우가 많음
• 산업계 고객들은 설계 소프트웨어의 자체 포맷을 선호
• 포맷 변환은 고객이나 사용자에게 부담으로 작용

90. 쉽지 않은 도전 – 데이터 생애주기에 대한 이해
90
• 고객에게 받은 BIM/CAD 파일은 거의
대부분 최종본이 아님
• 수많은 버전의 BIM/CAD가 존재
• CAD/BIM은 생애주기에 따라 지속적으로
수정, 갱신
BIM/CAD
Format
IFC CityGML
활용
서비스
• 당신의 고객도 어느 파일이 최종본인지
모르는 경우가 많음
• BIM/CAD 데이터가 깨끗할 것(!)이라는
기대를 버릴 것 – 소위 Dark Data!

91. 쉽지 않은 도전 – 시각화
91
• 대용량 BIM/CAD 데이터의 시각화는 여전히 도전적 과제
• 많은 고객들은 예쁜(!) 시각화를 바람
• 예쁜 시각화를 만족시켜주면 이제 고객들은 뭔가 다른 기능을 원하기 시작함
• 궁극적으로 3차원 분석, 3차원 시뮬레이션 등을 희망

92. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
공간정보의 확장
Expansion of Geospatial Coverage

93. 지하공간정보(UGI: Underground Geographic Information)의 중요성 부상
93

94. 94
지하공간정보(UGI: Underground Geographic Information)의 중요성 부상

95. 95
<고양 온수관 파열>
<KT 통신구 화재>
지하공간정보(UGI: Underground Geographic Information)의 중요성 부상

96. 96
지하공간정보(UGI: Underground Geographic Information)의 중요성 부상
<Source : https://geospatial.blogs.com/>

97. 실내공간정보(Indoor GIS) – OGC IndoorGML
97

98. 실내공간정보(Indoor GIS) – Apple IMDF
98
<Source: https://www.ogc.org/pressroom/pressreleases/4415> <Source: https://register.apple.com/resources/imdf/>

99. 실내공간정보(Indoor GIS) – GPS vs IPS
99
Global Positioning System Vs. Indoor Positioning System

100. 실내공간정보(Indoor GIS) – OGC 3D IoT Pilot Project
100

101. 우주와 해양
101

102. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
분석, 시뮬레이션, 가시화
Analytics, Simulation, Visualization

103. 분석, 시뮬레이션, 가시화
103

104. 분석, 시뮬레이션, 가시화
104
<Source: Helosinky 3D+ Digital Twins of a City>

105. 105
분석, 시뮬레이션, 가시화

106. 106
분석, 시뮬레이션, 가시화
<Source: https://www.omnisci.com/news/skyhook-chooses-omnisci-to-support-mobility-indexing-in-next-phase-of-covid-19-response

107. 107
<Source: 스마트 공간정보 기술개발 기획연구>
분석, 시뮬레이션, 가시화

108. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
스마트시티

109. 109

110. 스마트시티
110
“
Cities are about people.
So, Smart Cities should also be about people.
And we should ask people, what kind of city do you
want to live in?
”
- Catherine Rooney, Bristol Gov.

111. <Source: https://smartcity.go.kr/%ec%86%8c%ea%b0%9c/> 111

112. 스마트도시 조성 및
산업진흥 등에 관한 법률
(약칭: 스마트도시법)
• 제2조 1항: "스마트도시"란 도시의
경쟁력과 삶의 질의 향상을 위하여
건설ㆍ정보통신기술 등을 융ㆍ복합하여
건설된 도시기반시설을 바탕으로 다양한
도시서비스를 제공하는 지속가능한
도시를 말한다.
• 제2조 2항: "스마트도시서비스"란
스마트도시기반시설 등을 통하여
행정ㆍ교통ㆍ복지ㆍ환경ㆍ방재 등
도시의 주요 기능별 정보를 수집한 후 그
정보 또는 이를 서로 연계하여 제공하는
서비스로서 대통령령으로 정하는
서비스를 말한다.
<Source: http://www.law.go.kr/LSW/lsInfoP.do?lsiSeq=200214#0000/>
스마트시티 정의
112

113. 스마트시티 정의
113
<Source: 김형태, 스마트시티 디지털트윈 기반의 환경영향평가>
116개
국제전기통신연합 (ITU)의 조사에 따른 스마트시티의 정의
도시에 ICT, 빅데이터 등 신기술을 접목하여 각종
도시 문제를 해결하고, 삶의 질을 개선할 수 있는
도시 모델 (도시 플랫폼)로 정의
(스마트시티 추진전략 (‘18.01.29. 4차 산업혁명위원회, 관계부처 합동))
도시가 하나의 플랫폼이 된다는 것은 새로운 기능
과 서비스를 자유롭게 추가할 수 있다는 것을 의
미하며, 무한한 혁신 잠재력을 보유하고 있음
(정보화진흥원, 스마트시티 발전전망과 한국의 경쟁력, 2016.11 참고)
(ITU, ITU-T FG-SSC(2014), Smart Sustainable cities : An analysis of definitions)

114. 스마트시티 정의
114
<Source: 스마트도시와 신도시의 개발, LH공사, 임홍상>

115. 한국의 스마트시티 정책 동향
115
U-City법 제정
제1차 U-City종합계획 수립
U-City법 제정
제2차 U-City종합계획 수립
U-City법 일부개정
스마트시티추진전략 발표
제3차 스마트도시 종합계획
(2019-2023) 수립
스마트도시법 일부 개정
스마트도시법 개정

116. 한국의 스마트시티 추진 전략
116
혁신적이고 포용적인 스마트시티로
국민의 일상을 행복하게 만들어 가겠습니다.
첫째
둘째
셋째
넷째

117. 스마트시티에 대한 비판적 시각
117
<Source: https://www.ordnancesurvey.co.uk/business-government/innovation/happens/articles-ehs/smart-cities-digital-technologies>
“Despite the futuristic images the term conjures, a “smart city”
is merely a well-managed city aided by digital technologies.
One of the primary challenges in achieving success for smart
cities, and the reason many initiatives have failed to make it
past the pilot stage, is that they have been driven by a focus on
implementing the technology rather than achieving the end
policy goal, such as improving access to education, or better
transport links.”

118. 스마트시티 구축
기대 효과
• 효율적인 서비스와 인프라 최적화
• 상황 인지와 대응성 향상
• 안전과 방재
• 스마트한 성장과 지속가능성
• 경제 발전과 일자리 창출
• 시민 참여와 민주주의
스마트시티 구축 효과
118

119. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
디지털 트윈 기반
스마트시티

120. 120
디지털 트윈 기반 스마트시티 플랫폼 개념적 모델
<Source: https://www.cdbb.cam.ac.uk/system/files/documents/TheGeminiPrinciples.pdf>

121. 121
디지털 트윈 기반 스마트시티 플랫폼
<Source: ITU Focus Group on Smart Sustainable Cities>

122. 122
디지털 트윈 기반 스마트 시티 플랫폼
<Source: ISO/IEC JTC1/WG11>
Stakeholders
Vision & Outcomes
Business Process Framework
Knowledge Management Framework
Engineering Framework

123. 123
디지털 트윈 기반 스마트시티 플랫폼
<Source: OGC Smart Cities Spatial Information Framework>

124. 124
디지털 트윈 기반 스마트시티 플랫폼
<Source: Helsinki 3D+>

125. Web based Digital Twin platform
on top of open source!

126. 마고
MAGO
지신, 대지의 여신

128. 역사
2014
Project started.
NSIP Program
2016
Live 3D Geo-Platform
Alpha version released.
2017
GeoBIM Platform
Version1.0 released.
2018
OpenIndoorMap opened
2019
Digital Twin Platform
Version2.0 released.
2021
Digital Twin Platform
Version3.0 releasing?
128

129. mago3D – 개요
129

130. mago3D – 특징
130

131. mago3D – 구성
131

132. mago3D – 주요 기능
132

133. mago3D – 데이터 자동 변환
133

134. mago3D – 디지털 트윈 가시화
134

135. mago3D – 디지털 트윈 가시화
135

136. mago3D – 디지털 트윈 가시화
136

137. mago3D – 디지털 트윈 가시화
137

138. mago3D – 디지털 트윈 가시화
138

139. mago3D – 시뮬레이션
139

140. mago3D – 표준 기반 시스템 확장
140

141. mago3D – RTLS 연계
141

142. mago3D – 관리자 기능
142

143. mago3D – 시스템 아키텍처
143

144. mago3D – 소프트웨어 아키텍처
144

145. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
디지털 트윈
활용 사례

146. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – BIM
Building Locale Neighborhood City Region Nation
146

147. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 실내
Building Locale Neighborhood City Region Nation
147

148. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 실내
Building Locale Neighborhood City Region Nation
148

149. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 연구단지
Building Locale Neighborhood City Region Nation
149

150. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 교량(Point Cloud)
Building Locale Neighborhood City Region Nation
150

151. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 조선업
Building Locale Neighborhood City Region Nation
Yards
Cranes
Office Buildings
Factories
Docks
Blocks
Ships
Smart Welding Machine Virtual Yard on Web Browser!
1,500 EA
25 EA
250 EA
75 EA
25 EA
15,000 EA 1,700 EA
3 EA
151

152. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 조선업
Building Locale Neighborhood City Region Nation
152

153. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 조선업
Building Locale Neighborhood City Region Nation
153

154. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 공사 전후 비교
Building Locale Neighborhood City Region Nation
154

155. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 단지계획
Building Locale Neighborhood City Region Nation
155
<Source: 이권한, 신도시 디지털트윈 활용사례와 향후 계획. 월간 국토 2021년 4월호>

156. 156
공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 자율주행차 관제
Building Locale Neighborhood City Region Nation

157. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 철도 BIM
Building Locale Neighborhood City Region Nation
157

158. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 바람장
Building Locale Neighborhood City Region Nation
158

159. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 바람장
Building Locale Neighborhood City Region Nation
159

160. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 미세먼지
Building Locale Neighborhood City Region Nation
160

161. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례 – 국가를 넘어 지구로…
Building Locale Neighborhood City Region Nation…
161

162. 디지털 트윈의 단계(Digital Twin Levels)
교훈과 시사점

163. A City is NOT a Computer
163

164. Overselling and Over-Expectations
164

165. There’s NO clean DATA
Raw Data Digital Twin
165

166. What is Your REAL PURPOSE?
166

167. WebGL vs Game Engine
<Source: https://www.gim-international.com/content/article/emerging-web-and-game-engine-tech-for-3d-cities>
167

168. 168
시사점
• 가지 않은 길을 가는 두려움과 흥분이 뒤섞여 있는 상태. 여러 분야에서 나름의 노력과 실패를 거듭하는 중
• 디지털 트윈과 스마트 시티가 만병통치약이 아님
• 기술적 관점에서 상호운용성 확보를 위한 표준이 매우 중요 – 포맷이나 최소한 인터페이스 표준(레고
블록!)
• 데이터의 생애주기를 이해하고 이에 따른 활용 방안 모색 필요
• 디지털 트윈 구축은 긴 여정. 지치지 않고 각 단계별 성과물과 가치에 집중할 필요
• 정부, 산업계, 학계, 연구계의 협력과 소통이 중요
• 디지털 트윈의 진정한 가치는 다른 영역과 연동될 때 발휘됨 – 개별 산업 위주 관점에서 벗어나 국가적,
통합적 정책과 통찰 필요
• 그럼에도 산업현장과 사회는 Digital Transformation을 통해 디지털 트윈 세상으로 급속히 이동 중

169. 분석
시뮬레이션
가시화
National Digital Twin의 미래
정적/
동적
지상 / 지하
실내/
실외
객체/
현상
다출처/
이기종 센서
<Source: https://www.arcweb.com/ja/node/149 수정> 169
National Digital Twin

170. 감사합니다.
33
신상희 shshin@gaia3d.com

171. [참고 문헌]
김용운 외. 2021. 디지털 트윈의 꿈(한글 요약). ETRI
박종현 외. 2021. 디지털 트윈 기술 보고서. ETRI
신상희. 2021. 공간규모별 디지털트윈 활용 사례.
신상희. 2020. 스마트시티를 위한 디지털트윈 – 공간정보를 중심으로.
이광기 외. 2018. 디지털 트윈 발전 방향. KEIT PD 이슈리포트. 한국산업기술평가관리원.
정득영 외. 2021. 디지털 트윈의 기술적 정의와 세부적 발전 5단계(level) 모델. 정보통신기획평가원.
허용. 2020. 정보통신산업 활성화를 위한 도시공간 데이터 개방·
공유. 국토연구원.
월간 국토. 2021년 4월호. 국토연구원.
Timo Ruohomäki 외. 2018. Smart City Platform Enabling Digital Twin. IEEE Intelligent Systems.
Aidan Fuller 외. 2019. Digital Twin: Enabling Technologies, Challenges and Open Research.
Florence Verzelen. 2021. Are virtual twins key to achieving world's sustainability goals? World Economic Forum.
Digital twins for the built environment. The Institute of Engineering and Technology.
https://ko.wikipedia.org/wiki/디지털_트윈
https://www.ogc.org/standards/citygml
https://www.ogc.org/pressroom/pressreleases/3187
https://3d.bk.tudelft.nl/projects/eurosdr-geobim/
https://www.csiro.au/en/News/News-releases/2020/New-digital-twin-for-NSW
https://usgif.org/2021-the-geospatial-metaverse/