디지털트윈 : 조경과 도시설계를 변화시키는 핵심 기술

 

디지털트윈 : 조경과 도시설계를 변화시키는 핵심 기술

 

 

디지털트윈이란 무엇인가?

 

디지털트윈(Digital Twin)은 현실 세계의 물리적 객체, 공간, 시스템을 디지털 공간에 실시간으로 복제하여 시뮬레이션할 수 있도록 만든 가상의 쌍둥이이다. 이 기술은 센서, 데이터 분석, 시각화, 네트워크 기술이 통합되어 현실의 상태를 디지털에서 실시간으로 반영하는 데 목적이 있다.

원래는 항공 및 제조 산업에서 장비의 성능을 예측하고 유지보수를 최적화하기 위해 개발되었지만, 현재는 도시계획, 건축, 조경, 스마트시티 등 다양한 공간 기반 분야로 확장되었다. 디지털트윈은 단순한 3D 모델이 아니라, 데이터를 기반으로 작동하는 동적 시스템이다. 특히 조경 분야에서는 실제 자연환경의 변화와 인간 활동의 상호작용을 예측하고 관리하는 데 매우 유용한 도구로 자리 잡아가고 있다.

디지털트윈은 가상현실, 인공지능, 빅데이터, 사물인터넷 등의 기술과 융합되어 점점 더 정밀하고 지능적인 방식으로 발전하고 있으며, 도시 전역의 생태 시스템과 환경 데이터를 하나의 통합된 플랫폼에서 관리할 수 있는 기반을 마련해주고 있다.

 

 

 

디지털트윈의 구성 요소와 기술적 기반

 

디지털트윈은 다음과 같은 핵심 기술과 구성 요소를 바탕으로 작동한다:

• 물리적 객체 또는 공간 : 조경의 경우 실제 공원, 광장, 캠퍼스, 산책로, 자연보호구역 등이 해당한다. 대상 공간의 특성과 기능에 따라 구현 방식이 달라진다.
• 센서 및 IoT 장치 : 온도, 습도, 토양 상태, 조도, 소음, 바람, 이용자 흐름 등 다양한 데이터를 실시간으로 수집한다. 센서 밀도가 높아질수록 모델의 정밀도도 상승한다.
• 데이터 처리 및 AI 분석 : 수집된 데이터를 기반으로 통계 분석, 패턴 인식, 예측 모델 생성이 이루어지며, 이상 감지 및 자동화된 의사결정을 지원한다.
• 3D 모델 및 시각화 도구 : Unreal Engine, Unity, CityEngine, Rhino, Twinmotion 등으로 시각화하며, GIS와 BIM 데이터를 통합해 지형, 식생, 구조물 등의 요소를 직관적으로 표현한다.
• 시뮬레이션 및 피드백 시스템 : 기후 변화, 이용 패턴 변화, 수질·토양 변화 등의 시뮬레이션을 통해 장기적인 조경 관리 계획을 수립하고 피드백을 반영할 수 있다.

 

 

 

 

조경 및 도시설계에서 디지털트윈의 활용 가능성

 

디지털트윈은 조경의 라이프사이클 전체에 걸쳐 다양한 방식으로 활용될 수 있으며, 설계 효율성뿐만 아니라 지속가능성과 시민 참여를 확대하는 데 기여한다.

 

사전 설계 시뮬레이션

• 토지 특성, 기후 데이터, 인근 환경 조건을 분석하여 설계안의 타당성을 정량적으로 검토할 수 있다.
• 일조량 분석, 바람길 추적, 지형에 따른 빗물 흐름, 침투량 등을 사전에 검토함으로써 최적의 배식 및 포장 계획을 수립할 수 있다.
• 지하 공간 활용이나 대규모 식재지의 수종 선택에도 과학적 데이터를 기반으로 한 결정이 가능하다.

 

설계–운영 연계 모델

• 설계 단계에서 구축한 3D 디지털트윈 모델을 운영 단계까지 연계하면, 설계 의도를 유지하면서 효율적인 유지보수가 가능하다.
• 예를 들어, 자동 급수 시스템이나 스마트 가로등과 연동하여 실시간 상태를 모니터링하고, 유지보수 알림이나 위험 경고를 자동으로 제공할 수 있다.
• 장기적인 유지관리 비용 예측 및 효율적인 인력 배치에도 활용할 수 있다.

 

생태적 효과 예측

• 다양한 시나리오를 설정해 식재 계획이 생물다양성에 미치는 영향, 미세먼지 저감 효과, 여름철 온도 저감 효과 등을 예측할 수 있다.
• 모델은 계절별 변화나 기후 시나리오에 따라 시뮬레이션되며, 시공 전부터 친환경 효과를 입증할 수 있는 도구로 사용된다.
• 이러한 데이터는 각종 공공 인증 시스템(G-SEED, LEED 등) 평가에 매우 유리하게 작용한다.

 

시민과의 소통 도구

• 디지털트윈은 단지 설계자와 전문가만을 위한 도구가 아니라, 시민 참여형 설계를 위한 플랫폼으로도 활용된다.
• 예비 설계안을 웹 기반 디지털 공간에서 시민들이 체험하고 피드백을 제공할 수 있으며, 고령자, 장애인, 어린이 등 다양한 계층의 사용자 경험을 반영하기에 적합하다.
• 특히 공공조경 사업에서는 주민 워크숍을 가상 공간에서 진행하거나, 온라인 AR 투표 시스템을 통해 의견을 수렴하는 데 큰 장점이 있다.

 

 

국내외 활용 사례

 

대구광역시의 디지털트윈 구축 사례

대구광역시시는 재난 대응과 도시 관리를 위해 디지털트윈 기술을 적극 도입하고 있다.​

• 재난 디지털트윈 구축 : 대구시는 행정안전부의 재난안전통신망(PS-LTE)을 활용하여 고밀도·고해상도의 재난 관측망을 구축하고, 이를 기반으로 재난 디지털트윈을 개발하고 있다. 이를 통해 실시간 데이터 기반의 재난 감시 및 예측이 가능해져, 재난 취약 지역에 대한 선제적 대응이 이루어지고 있다.
• 3D 지도 기반의 도시 관리 : 대구시는 3D 모델링 기술을 적용하여 도시의 구석구석을 3D 지도로 구현하고 있다. 이를 통해 도시 계획, 건축물 관리, 교통 흐름 분석 등 다양한 분야에서 활용하고 있으며, 도시의 디지털트윈 실현을 위한 기반을 마련하고 있다.
• 스마트시티 통합운영센터 구축 : 대구시는 데이터 기반의 스마트시티 조성을 목표로 스마트시티 통합운영센터 및 알파네트워크를 구축하고 있다. 이를 통해 도시 전반의 데이터를 통합 관리하고, 디지털트윈을 실현하여 도시의 효율적인 운영과 관리를 도모하고 있다.

또한, 인공지능(AI), 빅데이터(Big Data), 블록체인(Blockchain), 디지털 트윈(Digital Twin) 등 4대 첨단 과학기술을 시정에 접목하여 행정 혁신과 시민 편의 증진을 추진하고 있다.

 

ABB 과학 행정의 3대 혁신 방향

• 구독형 디지털 서비스로의 전환 : 신규 시스템 개발 시 기존의 상용 클라우드 체계와 구독형 소프트웨어를 우선 활용하여 예산 절감을 도모한다.
• 정보자원 플랫폼 공유·개방 확대 : 대구시가 구축한 블록체인 메인넷 '대구체인'과 서비스 플랫폼을 수요 기관에 개방하여 공공자원의 공동 활용을 촉진하고 협업 체계를 강화한다.
• 오프라인 행정에 온라인 기술 융합 : 보건증, ESG 실적 인증 등 블록체인 기반 서비스를 확대하고, 대구국제마라톤 대회의 온·오프라인 운영을 추진하는 등 전통적인 행정 서비스에 온라인 기술을 접목한다.

 

3개 분야 12대 과학행정 혁신 실증 과제 설정

• 행정혁신 분야 : 행정 데이터 기반의 대구시 맞춤형 AI 모델 구축, 인공지능 기반의 '대화형 AI콜봇' 도입 등을 통해 행정 업무의 효율성을 높인다.
• 시민행복 분야 : 블록체인 기반의 간편 인증 서비스 확대, 디지털 취약계층을 위한 음성인식 키오스크 개발 등을 통해 시민들이 체감할 수 있는 혁신 서비스를 제공한다.
• 미래도시 분야 : 디지털 트윈 기술을 정책 결정과 행정에 적극 도입하여 폭염 대응 통합 관리, 신공항 군부대 후적지 도시 설계 등 다양한 분야에서 사전 시뮬레이션을 통해 데이터와 과학에 기반한 최적의 대책을 마련한다.

 

싱가포르 Virtual Singapore

• 개요 : 싱가포르는 도시 전역을 정밀하게 3D로 구현하고 있으며, 다양한 공공기관, 민간기업, 연구기관이 공동 활용하는 디지털트윈 플랫폼을 운영 중이다.
• 활용: 태양광 설치 최적화, 녹지 네트워크 연결성 평가, 도심 열지도의 시각화, 기후변화 대응 도시계획 수립 등 첨단 기술이 도시 전반에 적용되고 있다.

 

스웨덴 Kungsleden Green Block

• 개요 : 스톡홀름 시내의 블록 단위를 대상으로 지속 가능한 조경 및 건축 계획을 위해 디지털트윈이 도입되었다.
• 활용 : 시간에 따른 식생 변화 시뮬레이션, 빗물 저류 및 유출량 분석, 보행자 동선 추적 등을 기반으로 설계 대안을 검토하고 적용했다. 이 과정에서 시민 설문과 연계한 동선 최적화도 진행되었다.

 

 

디지털트윈의 미래 트렌드와 조경 전략

 

• AI 예측 모델 통합 : AI와 기후 시나리오 데이터를 기반으로 수해, 폭염, 대기질 악화 등 도시에 미치는 영향과 대응 전략을 자동으로 제안하는 시스템이 개발되고 있다.
• BIM-Landscape 연계 강화 : 조경 설계에서도 BIM 기반 모델링이 보편화되며, 건축과 조경의 협업이 더욱 정밀하고 통합적으로 이루어지고 있다.
• 지속가능성 데이터 자동화 : 설계에서 운영까지 ESG(환경, 사회, 지배구조) 지표를 자동 추적하고 리포트로 시각화하는 시스템이 적용되고 있다.
• 메타버스와의 융합 : 디지털트윈은 메타버스와 결합하여 체험 중심의 설계 프레젠테이션, 시민 참여형 가상 워크숍, 시공 후 유지관리 플랫폼으로까지 활용된다. 이는 설계–건설–운영을 하나의 연속된 데이터 체계로 통합하는 기반이 된다.

 

 

결론

 

디지털트윈은 조경 및 도시설계의 새로운 표준이 되어가고 있다. 물리적 환경을 가상 공간에 정밀하게 구현하고, 데이터를 기반으로 미래를 시뮬레이션할 수 있는 이 기술은 지속 가능한 도시와 공간을 설계하는 데 핵심적인 역할을 한다. 특히 기후 위기, 도시 팽창, 시민 참여의 확대라는 시대적 요구에 부응하는 기술로서 주목받고 있다.

조경가는 이제 단순한 미적 설계자의 역할을 넘어, 환경 데이터를 해석하고, 기술을 활용하여 생태적 지속가능성을 실현하는 분석가이자 커뮤니케이터로 진화해야 한다. 디지털트윈은 그러한 전환의 중심에서 조경의 미래를 새롭게 재정의하고 있다.