4차 산업혁명시대, 대한민국 산업계는 생산 과정에 디지털 자동화 솔루션을 접목한 '스마트팩토리'를 주목하고 있습니다. 이를 구현하기 위한 핵심 기술은 '디지털 트윈'입입니다. 디지털 트윈을 실제 현장에 적용하는 것은 IT기술과 운영 기술(OT)의 융합 작업으로, 특히 IT 기술이 중요한 역할을 수행하고 있습니다.

오늘 포스팅에서는 디지털 트윈의 필요성과, 레드햇이 제공하는 솔루션을 통한 디지털 트윈 구현에 대해 알아보겠습니다.

디지털 트윈의 정의와 필요성

디지털 트윈은 현실세계에 존재하는 사물이나 시스템을 가상 공간에서 3D 모델로 구현하고, 데이터를 기반으로 상호작용하는 것을 말합니다.

이 개념이 등장한 것은 1960년대입니다. 미국 NASA에서는 우주선에 대한 각종 테스트를 진행해야 하는데, 실제 우주선을 가지고 실험을 진행하지 못한다는 한계가 있었습니다. 이를 넘어서기 위해 물리적인 우주선과 동일한 조건의 가상 우주선을 만들어 각종 연구와 테스트를 수행하고자 하는 아이디어가 제시되었습니다.

이 개념을 지멘스 등 주요 자동화 솔루션 업체들이 주목하기 시작했습니다. 특히 공장 자동화에 있어서, 디지털 트윈이 사용되면 각종 자동화 장치 및 설비로 구축한 공정을 그대로 가상의 공간에 복제해 장비 시운전, 공정 최적화, 품질 개선 등에 대한 테스트를 진행할 수 있게 됩니다. 이를 통해 설비 운영과 공정 개선 측면에서 제조 업체의 민첩성을 높일 수 있습니다.

레드햇이 바라보는 디지털 트윈

레드햇은 디지털 트윈을 설계하고 구현할 때 세 가지 개념을 고려해야 한다고 말합니다.

1. 제어 평면 (Control Plane)
제어 평면은 디지털 트윈의 제어 및 관리를 담당합니다. 예를 들어 사용자 인터페이스, API 연계, 우선순위 지정 및 스케줄링, 각각의 디지털 트윈 환경의 수명 주기 및 상태 관리 등을 진행합니다. 제어 평면 구현을 위해서는 API 게이트웨이, 엑세스 제어, 작업 스케줄러, 작업 컨트롤러, 임시 데이터 저장소, 메시징 프레임워크 등이 필요합니다.

2. 데이터 평면 (Data Plane)
데이터 평면은 디지털 트윈 환경에서 생성되는 데이터의 저장과 검색을 담당합니다. 디지털 트윈 환경을 위한 데이터 파이프라인 구축과 운영지원, 메타데이터 관리를 수행합니다. 이 뿐만 아니라, 시뮬레이션을 통해 생성되는 데이터 세트를 활용해 인공지능 모델을 통한 예측도 가능합니다. 데이터 평면 구현을 위해서는 구성요소나 환경 정의 등에 대한 데이터 저장소 구축, 데이터스트림 처리를 위한 API 연계가 필요합니다.

3. 환경 평면 (Environment Plane)
환경 평면은 현실세계의 사물과 환경을 디지털 트윈에 모델링하는 역할을 합니다. 이 평면은 실제 환경의 변화를 추적하고, 디지털 트윈과 실제 시스템 간의 비교 및 동기화를 가능하게 합니다.

레드햇 솔루션과 디지털 트윈 구현

레드햇은 '레드햇 엔터프라이즈 리눅스(RHEL)', '레드햇 오픈시프트' 등의 솔루션을 통해 디지털 환경 구현을 지원하고 있습니다.

기업용 리눅스 운영 체제인 RHEL은 안정성과 신뢰성이 높습니다. 이를 통해 디지털 트윈 환경에서 중요한 데이터와 애플리케이션을 안전하게 운영할 수 있도록 돕습니다. 또한 다양한 시스템, 데이터베이스, 애플리케이션 및 클라우드 환경과 통합할 수 있어서 디지털 트윈 환경을 확장하고 다른 기술 및 시스템과 간단히 통합할 수 있도록 합니다.

쿠버네티스 기반 플랫폼인 레드햇 오픈시프트는 컨테이너화 된 애플리케이션을 쉽게 관리, 배포, 확장할 수 있는 도구와 서비스를 제공함으로써 디지털 트윈을 구현할 수 있도록 지원합니다. 또한 모니터링 및 로깅 도구를 통해 애플리케이션 및 서비스의 상태를 실시간으로 추적하고 이를 디지털 트윈에 반영할 수 있도록 지원합니다.

레드햇 오픈시프트의 장점에 대해서 더 자세히 설명해보겠습니다. 레드햇 오픈시프트는 앞서 언급한 제어 평면과 디지털 평면을 만드는 데에 큰 역할을 합니다.

디지털 트윈을 구현할 때, 다양한 종류와 장비를 연결해야 할 필요성이 있습니다. 레드햇 오픈시프트는 x86 아키텍처 뿐만 아니라 ARM 등 다른 플랫폼도 지원하기 때문에, 전자 제어 장치나 원격 측정 장치 등 다양한 장비를 디지털 환경에서 연결할 때 유용합니다. 마이크로소프트 윈도우 기반의 구성요소 같은 경우에도 '레드햇 오픈시프트 for 윈도우 컨테이너', '오픈시프트 가상화' 기능을 활용하면 쉽게 연결 가능합니다.

여러 기기가 데이터를 주고받아야 하는 상황에서도, 레드햇 오픈시프트는 여러 네트워크 인터페이스를 가질 수 있는 'Multus CNI(컨테이너 네트워크 인터페이스)' 플러그인을 지원하기 때문에 네트워크와 통신 분야에서 장점이 있습니다. 하나의 네트워크는 디지털 트윈의 제어 평면 및 디지털 평면과 통신하는데 사용하고, 다른 인터페이스는 별도의 네트워크에 있는 레드햇 오픈시프트 SDN에서 호스팅되는 구성요소와 통신할 수 있습니다.

마지막으로, 레드햇 오픈시프트 데이터 파운데이션을 통해 데이터 저장을 할 수 있습니다. 스트리밍 데이터 처리를 해야 한다면 Red Hat AMQ Streams를 사용하여 Kafka 클러스터를 만들 수 있습니다. 임시 데이터 처리에는 Red Hat Data Grid 기술을 활용할 수 있습니다.

제조업 현장을 혁신하는 디지털 트윈 구현에 있어서 레드햇 솔루션은 많은 장점을 제공합니다. 개방형 표준 기술을 중심으로 IT와 운영 기술의 통합을 계획 중이라면, 레드햇 솔루션을 고려하시기를 추천합니다.

락플레이스는 레드햇의 프리미어 비즈니스 파트너로서, 전문지식과 풍부한 경험을 갖추고 있습니다. 

레드햇 솔루션을 통한 디지털 트윈 구축에 대해 더 자세히 알아보고 싶으시다면? 락플레이스와 상담하세요!