• 한국습지학회지
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• 제25권4호
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• pp.284-290
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• 2023

국내 상하수도 시설들은 운전과 관리 인력의 노후화와 같은 유지관리의 어려움이 가속화되고 있으므로 디지털트윈 기술이 유력한 관리 기술로 부각되고 있다. 국내 정수장의 디지털트윈 기술은 환경부의 지능형 하수처리, 일부 지자체에서 독자적으로 진행되는 사업 및 K-water 주관의 디지털 트윈 과제 등이 포함되지만, 적용 범위가 각 기관별로 상이하다. 이에 따라 정수공정에서는 시행착오를 줄이고, 미래 사업 활성화를 위해서는 기술표준화와 순차적 도입과정이 필요하다. 본 연구의 목적은 환경부 스마트하수처리사업, K-water 지능형정수공정 구현사업, 지자체 사업 등 각 기관별로 추진되고 있는 디지털트윈 관련 기술에 대한 효율적인 추진 전략을 제공하는데 있다.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제26권3호
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• pp.401-409
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• 2023

Oscillating water column (OWC) type wave power generator system is a power generation system that uses wave energy, a sustainable and renewable energy source. Irregular cycles and wave heights act as factors that make it difficult to secure generation efficiency of the wave power generator system. Recently, research for improving power generation efficiency is being conducted by applying digital twin technology to OWC type wave energy converter system. However, digital twin using sensor data can predict erroneous performance due to uncertainty in the sensor data. Therefore, this study proposes an uncertainty analysis method for sensor data which is used in digital twin to secure the reliability of digital twin prediction results. Uncertainty quantification considering sensor data characteristics and future uncertainty information according to uncertainty propagation were derived mathematically, and confidence interval estimation was performed based on the proposed method.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 춘계학술대회
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• pp.284-287
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• 2022

K-water는 기후위기에 따른 물관리의 복잡성, 불확실성에 대응하기 위해 수문자료 센싱, 고품질의 데이터 관리 등 ICT 인프라 운영 경험 및 물관리 역량을 기반으로 디지털트윈 물관리 플랫폼을 구축하였다. 본 플랫폼은 유역내 실시간 기상·수문 관측자료와 유관기관 정보를 연계하여 3차원 지형자료에 표출하고 홍수, 수질 등 다양한 상황을 시뮬레이션하여 결과를 표출 및 분석하고 이에 대한 피드백을 통해 최적의 의사결정을 지원하는 체계로 구성되어 있다. 본 플랫폼은 섬진강유역을 대상으로 시범구축 하였으며, 향후 5대강 유역을 대상으로 공간적 범위를 확대할 계획이다. 이를 통해 댐 하류·지류 합류부 등 재해 취약지점까지 아우르는 종합적인 물관리 의사결정의 One-System으로 확장할 계획이다. 또한 안전하고 효율적인 물관리를 기반으로 새로운 물산업 생태계를 조성하고, 민간기업과의 기술협력을 통해 디지털 물산업 기술 경쟁력 확보에도 기여하고자 한다.

• 한국전자통신학회논문지
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• 제18권6호
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• pp.1229-1238
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• 2023

디지털 트윈은 현실 세계를 복제한 가상 공간을 만들고 현실 공간과 가상 공간을 통합하여 효율적으로 현실 공간을 관리하는 기술이다. 건물에 설치되어 있지만 시각적으로 보이지 않는 수도관 설비를 가상 공간에 구현하고 이를 건물의 실내 공간에 증강함으로써 현실 세계의 수도관을 효과적으로 관리하는 것이 수도 설비에 대한 디지털 트윈 개념이다. 제안하는 방법에서는 Unity 3D 게임 엔진을 이용하여 건물의 실내에 디지털 트윈 기술을 적용하는 방법을 구현하며, 디지털 트윈 구현에 필요한 증강현실 기술은 ARCore 기반의 AR Foundation 툴 킷을 사용한다. 디지털 트윈 응용은 현실 세계와 가상 세계를 정합하는 것이 필수적이다. 제안하는 방법에서는 2D 이미지 마커를 이용하여 현실 세계와 가상 세계를 정합한다. 또한 증강된 오브젝트를 시각적으로 현실감 있게 표현하기 위하여 Unity 쉐이더 프로그램을 적용한다. 구현 결과는 제안하는 방법이 간단하지만 정확하게 수도관을 현실 공간에 배치하고, 시각적으로도 효과적으로 벽면 위에 수도관을 표현하는 것을 보여준다.

• International Journal of Computer Science & Network Security
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• 제24권4호
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• pp.147-154
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• 2024

The continuous increase in urban population due to migration of mases from rural areas to big cities has set urban water supply under serious stress. Urban water resources face scarcity of available water quantity, which ultimately effects the water supply. It is high time to address this challenging problem by taking appropriate measures for the improvement of water utility services linked with better understanding of demand side management (DSM), which leads to an effective state of water supply governance. We propose a dynamic framework for preventive DSM that results in optimization of water resource management. This paper uses Agent Based Modeling (ABM) with Digital Twin (DT) to model water consumption behavior of a population and consequently forecast water demand. DT creates a digital clone of the system using physical model, sensors, and data analytics to integrate multi-physical quantities. By doing so, the proposed model replicates the physical settings to perform the remote monitoring and controlling jobs on the digital format, whilst offering support in decision making to the relevant authorities.

• 청정기술
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• 제28권1호
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• pp.79-93
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• 2022

본 연구에서는 Part I에서 제안한 첨단 전자산업 폐수처리시설 특화 Water Digital Twin모델인 e-ASM을 이용하여 랩-파일럿 처리장 데이터를 바탕으로 모델 보정(Calibration), 유입 성상에 따른 제거 효율, 유출수 예측 및 최적 공법 선정을 수행하였다. 첨단 전자산업 폐수처리시설의 특화 모델링을 위하여, 민감도 분석을 통해 e-ASM 모델의 정합성과 상관성이 높은 동역학적 파라미터를 선정하였고, 다중반응표면분석법 (Multiple response surface methodology, MRS)을 이용하여 동역학적 파라미터를 보정하였다. e-ASM 모델의 보정 결과, Lab-scale, Pilot-scale 단위의 실험데이터와 90% 이상의 높은 정합성을 보였다. 그리고 4가지 유기폐수 처리처리공법인 MLE, A2/O, 4-stage MLE-MBR, Bardenpho-MBR을 제안한 Water Digital Twin으로 구현하여 유입 폐수의 성상별 운전조건에 따라 제거효율을 분석하였으며, Bardenpho-MBR이 C/N ratio 변화에서도 안정적으로 COD (Chemical oxygen demand)를 90% 이상 제거하며 높은 총 질소 제거 효율을 보였다. 그리고 유입 폐수의 조건별 Bardenpho-MBR공정의 수리학적 체류시간(Hydraulic retention time, HRT)이 3일 이상일 때 1,800 mg L-1의 고농도 TMAH 폐수를 98% 이상 제거할 수 있음을 확인할 수 있었다. 이와 같이, 본 연구에서 개발한 e-ASM은 전자산업 제조시설별, 유입 폐수의 성상별 특화 모델링을 통해 높은 정합성을 가진 전자산업 폐수처리공정의 Water Digital Twin를 구현할 수 있고, 최적운전, Water AI, 최적가용기법 선정 등의 응용 가능성을 바탕으로 지속 가능한 첨단전자 산업을 위해 활용될 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국인터넷방송통신학회논문지
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• 제23권5호
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• pp.89-95
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• 2023

지하공동구는 도시의 상하수, 전력, 통신 등과 같은 중요한 시설을 수용하여 관리하는 도시기반시설로 화재, 지진, 침수 등과 같은 재난으로부터 보호해야 하는 국가 시설이다. 예측, 예방, 대비, 대응, 복구 등의 재난안전 전주기 관리 체계를 구축함에 있어서 첨단 ICT 기술과 데이터가 융합된 디지털 트윈 기술을 활용하여 지하공동구의 재난안전관리 플랫폼을 개발 중에 있다. 이 논문에서는 재난안전 디지털 트윈에 대한 성숙도 모델을 살펴보고 각 성숙도 단계 별 재난안전 디지털 트윈 구현을 위해 필요한 데이터셋을 정의하였다. 정의된 데이터셋의 카테고리의 조합에 따라 성숙도 단계를 다르게 하여 디지털 트윈 구현이 가능하도록 구성하였다.

• 한국농공학회논문집
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• 제66권3호
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• pp.53-62
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• 2024

The purpose of this study is to examine the methodology for applying digital twin technology to pumping station, identify the factors to be determined at each stage, and present its applicability. When analyzing the requirements for developing a digital twin for pumping station, they were categorized into service requirements, IoT device requirements, and gateway requirements, with a total of 39 requirements established. In system design, it was structured according to the principles of modularity, abstraction, stepwise decomposition, and information hiding, allowing the implementation of planned items for diagnosis and operational management. There are difficulties in setting communication-related protocols and applying them in the field due to the complexity of overseeing the entire system with data. Therefore, it is necessary to clarify the purpose of the system, and there are challenges in identifying the characteristics of individual facilities, such as pumps in pumping station, and fully incorporating them into the system process. Thus, the framework of the initial design is crucial for implementing a digital twin.

• 한국지리정보학회지
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• 제23권3호
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• pp.146-160
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• 2020

4차 산업혁명 시대를 맞이하면서 ICT 기술을 활용한 도시문제 해결 연구가 대두되고 있다. 도시문제 해결을 위해 스마트시티에 관한 다양한 실증연구가 수행되고 있고, 스마트시티를 효과적으로 구현하기 위해 물리적 환경과 가상환경을 상호연결하는 디지털 트윈 기반으로 구현하고 있다. 디지털 트윈을 구현하려면 공간의 개념이 필수적이며 실세계를 구성하는 공간정보가 반드시 필요하다. 따라서 본 연구는 디지털 트윈을 구현하기 위해 전주시의 건물, 수자원시설, 교통시설물을 대상으로 국가공간정보 구축규정과 국제표준 CityGML을 기반으로 3차원 공간정보 구축 및 모델화 연구를 수행하였다. 실증지역인 전주시를 대상으로 구축 범위별 세밀도 (LOD)를 정의하고 세밀도 별 데이터 수집, 분석 그리고 구축을 통해 공간정보 기반의 디지털 트윈 가능성을 판단하였다. 본 연구에서는 디지털 트윈 구현을 위한 도시 단위의 공간정보 구축방안을 제시하고, 구축결과를 도시 표준모델로 모델화했다는 의의가 있다. 본 연구 결과는 향후 스마트시티 및 디지털 트윈 구축을 추진하는 정부와 지자체에서 세부적인 구축방안, 표준정립 등의 기초자료로 활용이 가능할 것으로 기대된다.

• 한국정보통신학회:학술대회논문집
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• 한국정보통신학회 2022년도 추계학술대회
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• pp.389-391
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• 2022

지하에 매설된 상·하수의 노후화를 관리하기 위한 환경부와 국내 지자체의 노력이 이어지고 있다. 한국환경산업기술원의 상·하수 혁신 기술 개발사업 지원으로 노후화에 따른 사고예측 및 교환시기 관리, 신규 매설 배관에 스마트 기능을 적용하는 사업을 진행하고 있다. 이러한 연구의 하나로 본 논문에서는 전체 연구의 핵심 특징 중 하나인 디지털 트윈 기반 스마트 파이프 상태 모니터링을 위한 대시보드 개념 모델의 설계를 제안하였다. 원격 제어와 모니터링이 주요 기능 중 하나이기 때문에 분산 송수신 에이전트를 배치해 모니터링 상황을 실시간으로 시각화하고 직관적인 UI를 배치해 사용자 친화력을 높혔다. 이 제안된 특수 디지털 트윈 기반 스마트 파이프 상태 모니터링의 설계를 검증하기 위해 개념 모델 수준을 구성하고 에이전트 효과를 측정하여 우수성을 검증하였다.