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디지털 트윈을 활용한 중국의 아침 통근 시스템 리매핑

2021년 9월 17일
세계에서 인구가 가장 많은 국가인 중국은 대중교통 시스템 운영에 많은 노력을 기울이고 있습니다. 중국은 2020년을 기준으로 44개 도시에서 233개의 도시 철도 노선을 운영하고 있으며, 중국 국무원 신문판공실의 방침에 따라 2035년까지 교통 시스템을 완벽하게 현대화할 것을 약속했습니다.

중국 후난성의 성도인 창사의 여러 환승역은 많은 승객량으로 인해 특히 관심을 받고 있습니다. 최근 설문조사에 따르면 창사에 위치한 100개가 넘는 환승역은 평균 일일 승객량 1위를 기록했습니다. 창사의 환승역을 이용하는 승객의 수는 하루에 200만 명이 넘으며, 이는 창사 인구의 25%에 달합니다.
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창사에서 가장 붐비는 역은 16개의 버스 노선과 2개의 지하철 노선이 위치한 주요 교통 허브, 우이 스퀘어 역이며 하루 평균 28만 명의 승객이 우이 스퀘어 역을 드나듭니다. 규모로 따지면 이는 플로리다주 올랜도의 전체 인구에 맞먹는 수입니다.

이처럼 많은 교통량으로 인해 우이 스퀘어 역은 승객 흐름을 관찰하기에 알맞은 곳으로 선정되었습니다. 창사 레일 트랜짓 오퍼레이션 유한회사(Changsha Rail Transit Operation Co., Ltd)는 혼잡한 교통 허브의 인프라를 유지하고 개선하기 위해 후난성에 교통 솔루션을 전문적으로 제공하는 회사인 후난 신다퉁(Hunan Xindatong) 및 51월드(51WORLD)와 협업하여 우이 스퀘어 역의 디지털 트윈을 제작했습니다.

디지털 트윈은 우이 스퀘어 역의 지하 구역 전체를 빠짐없이 구현한 1:1 모델로, 센서를 통해 실제 역사와 연결됩니다. 우이 스퀘어 역의 시뮬레이션 운용 플랫폼은 디지털 트윈, 사물 인터넷(IoT) 및 인공 지능 기술을 결합하여 우이 스퀘어 허브 역과 디지털 트윈 공간을 긴밀하게 통합했으며, 이를 통해 승객 흐름, 설비, 관리가 더욱 스마트하게 연결되었습니다.
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승객 흐름을 중점에 두다

우이 스퀘어 역의 디지털 트윈 구현 작업은 현재와 미래에 대비한다는 두 가지 목적을 지니고 있습니다. 현재의 측면에서는, 역사 내 센서를 통해 획득한 라이브 데이터가 사람과 기계의 이동을 모두 추적합니다. 이를 통해 현재 승객 흐름뿐만 아니라 기차 발착 시간과 같은 기계 효율을 파악합니다.
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51월드는 승객 흐름을 시뮬레이션하기 위해 자사의 SuperAPI 및 DST 다이내믹 시뮬레이션 기술을 활용하여 수용 가능한 승객 흐름의 양과 특정 영역의 승객 흐름 제어 필요 여부 등을 파악함으로써 맞춤형 승객 흐름 시뮬레이션 작업을 지원했습니다.
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우이 스퀘어 역의 디지털 트윈에는 역 시스템에 설비 고장 등의 이상이 발생할 경우 관리자에게 알림을 전송하는 메커니즘이 포함되어 있습니다. 관리자는 디지털 트윈을 통해 시나리오를 검토하고 문제의 심각도 또는 존재 여부를 파악할 수 있으므로 허위 경보로 인한 비용과 혼란을 줄일 수 있습니다.

또한 우이 스퀘어 역 측에서 향후 개선점을 파악할 수 있도록 디지털 트윈 시스템에는 혼잡한 플랫폼이나 비상 대피 상황 등 다양한 시나리오에 활용할 수 있는 군중 시뮬레이터도 포함되어 있습니다. 군중 시뮬레이터는 연령대와 이동 수준이 다양한 승객들을 생성한 후, 승객이 실제 비율로 역에 드나들고 기차에 타고 내리도록 합니다. 디지털 트윈 시스템은 파라미터를 승객과 기계에 모두 맞게 설정하여 다양한 시나리오의 군중 행동 및 대피 상태를 시뮬레이션할 수 있습니다.
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언리얼 엔진의 블루프린트에 포함된 기능은 마켓플레이스 플러그인과 결합하여 51월드의 씬 프로덕션 속도를 대폭 향상시켰습니다. 예를 들어, 툴이 엘리베이터를 자동 생성할 수 있으므로 51월드는 퍼포먼스를 유지하면서도 빠른 속도로 시나리오를 개발하게 됩니다.

51월드는 디지털 트윈 시스템의 성공에 핵심적인 역할을 한 언리얼 엔진의 기능 몇 가지를 추가로 언급했습니다. 손쉬운 사용법(특히 머티리얼 편집의 경우), 비주얼 노드를 연결하여 복잡한 렌더링 로직을 작성하는 기능을 통해 렌더링 이펙트 반복작업 속도가 대폭 향상된다는 점, 지연 렌더링 기술을 통해 포스트 프로세싱 작업이 극도로 유연화된다는 점입니다. 또한 언리얼 엔진에서 제공하는 Python API는 씬 오브젝트의 자동 배치 편집을 매우 쉽게 만들어 주었습니다.
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51월드는 이렇게 탄생한 시스템을 '철도 교통 허브 역에서 사용하는 스마트 애플리케이션의 기준'이라고 표현했습니다. 그러나 여기서 끝이 아닙니다. 향후 우이 스퀘어 역 시스템에는 에너지 소비량 모니터링 등 다양한 추가 기능뿐만 아니라 승객 서비스와 비상 상황 관리를 위한 추가 툴도 설치될 예정입니다.

기타 디지털 트윈 프로젝트

51월드는 중국에서 가장 인구가 많은 도시인 상하이의 디지털 트윈을 제작한 것으로도 유명합니다. 기타 프로젝트로는 중국 안후이 성 퉁링 시의 스마트 시티 및 디지털 트윈이 있습니다.

51월드는 디지털 트윈을 활용하여 중국의 인프라를 가능한 한 여러 방법으로 개선하고자 노력하고 있습니다. 예를 들어 최근에는 위시 시의 푸셴 호수 관리청의 감독 아래 스리 스마트 레이크(Three Smart Lakes)라는 수로용 디지털 트윈 시스템을 개발했습니다. 이 프로젝트에서 51월드는 푸셴 호수, 싱윈 호수, 치루 호수와 주변 유역을 합쳐 총 3,000k㎡에 달하는 지역을 복제했으며, 이러한 중요 자원을 관리하고 관련 의사 결정을 내릴 수 있도록 도와주는 일련의 생태계 감독 시스템을 제작했습니다.

또한 51월드는 매주 수천 개의 컨테이너가 드나드는 혼잡한 선적 허브, 마완항의 디지털 트윈을 제작하여 물류와 운영 효율성을 개선하기도 했습니다. 마완항의 디지털 트윈을 작업했을 때는 1,000,000㎡에 달하는 항구 영역과 10만 개가 넘는 선적 컨테이너를 재현한 후 시스템이 사물 인터넷과 강력한 API 인터페이스를 통해 현실 세계의 업데이트 사항을 반영하도록 구성했습니다. 마완항 관리청 측에서는 컨테이너 관리를 위해 위치, 크기, 소유자와 같은 특징 몇 가지만 입력하면 컨테이너의 색상과 로고까지 실제 컴포넌트와 완벽하게 일치하는 3D 오브젝트를 씬에 구현할 수 있습니다.

51월드의 디지털 트윈 프로젝트를 더 자세히 알아보려면 51월드의 유튜브(YouTube) 채널을 확인해 보세요.

언리얼 엔진은 각 시스템을 이루는 주요 구성 요소로서 51월드가 디지털 트윈 공간을 제작하고 혁신할 수 있도록 지원합니다.

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    포트나이트에서 언리얼 엔진으로 현실과 가상의 경계를 허문 Balenciaga

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