[과제기획 6호] 품목지정 품목요약서(안)

품목번호	2022-전략투자분야-일반-01			산업 기술 분류	중분류Ⅰ				중분류Ⅱ
품목유형	■ 원천기술 □ 혁신제품				조선/해양시스템
융합유형	■ 산업고도화형 □ 사회문제해결형 □ 신산업창출형 □ 해당없음
해당여부	□ IP연계 □ 표준연계 □ 디자인연계 □ BI연계 □ 경쟁형 □ 복수형 □ 국가핵심기술 □ 서비스형 □ 안전과제 □ 탄소중립 ■ 국제공동 □ BM형 □ 원스톱형 □ 챌린지형 □ 통합형 □ 실증형
R&D 샌드박스 유형	■ R&D 샌드박스(일반) □ R&D 샌드박스(지정)
품목명	선체 구조 건전성 관리를 위한 디지털트윈 모델 개발					품목코드 (HSK10)	류			호		소호		통계부호
	(TRL : [시작] 3단계 〜 [종료] 5단계)						X	X		X	X	X	X	X	X	X	X
1. 개념 및 산업동향
ㅇ (개요) 디지털트윈의 기본개념이 2002년에 미국 마이클 그리브스 박사가 제품생애주기관리(PLM)의 이상적 모델로 설명하면서 등장한 이후 다양한 산업 분야에서 활용되고 있음 ㅇ (정의) 디지털트윈 정의로는 현실 세계에 존재하는 사물, 시스템, 환경 등을 S/W 시스템의 가상공간에 동일하게 모사(virtualization)하고, 실물 객체와 시스템의 동적 운동 특성 및 결과 변화를 S/W 시스템에서 모의(simulation)할 수 있도록 하고, 모의 결과에 따른 최적 상태를 실물 시스템에 적용하고, 실물 시스템의 변화가 다시 가상 시스템으로 전달되도록 함으로써 끊임없는 순환 적응 및 최적화 체계를 구현하는 기술 ㅇ (배경) 4차 산업혁명의 혁신 동력이 조선해양 산업에 접목되면서 전통적 선박 설계·건조·운영에서 디지털 트윈(실물-모사 시스템) 지능화 및 확장성을 위한 플랫폼화 중심의 지능 정보화 융합으로 새로운 산업 경쟁력 확보가 시급한 상황임 - 특히, 선박의 경우 해상의 다양한 조건(해양환경조건, 운항특성, 선박특성 등)을 고려한 선박의 안전성을 확보하기 위한 선체 잔존강도, 부식정도를 통해 선체 검사/관리 시기 최적화를 위한 디지털트윈 도입이 필수적 ㅇ (동향) 디지털 트윈 개념을 활용한 선박 구조 모니터링 및 관리하는 기술 도입에 대한 시장의 요구가 점차 확대 추세 - DNV FMS.SENS Notation, ABS Smart SHM Notation 발효로 관련 기술에 대한 수요가 증가 * DNV 선급의 북해에 설치되는 해양 구조물에 대한 Notation 적용 증가 - 일본은 국가(JSTRA, The Nippon Foundation)가 지원하여 일본 내 관련 연구단체 및 기업들이 참여하여 연구를 5년간 진행 함(~‘22년) - 관련한 국내 기술 개발이 늦어 해외 업체의 시스템 적용 중 * DNV, AKSELOS 적용 됨
2. 지원 범위
ㅇ 디지털트윈 기술을 적용한 선체 손상, 부식정도 등을 고려한 잔존강도 예측을 통한 선체 관리/검사 최적화 기술 - 해양 환경하중 측정 및 이력 관리 기술 - 최적 센서(개수, 위치 등) 적용을 통한 실제 선박(Real ships) 구조거동 예측 기술 - 실측 환경, 구조응답 정보로부터 운항성능 예측 및 평가기술 - 실시간 구조응답 특성을 고려한 피로수명 예측 기술 - 모형선, 실선 계측을 통한 개발 기술 신뢰도 검증 - 디지털트윈 모델 및 플랫폼 기술 - 실제선박 응답 특성과 시뮬레이션 모델과의 정합성 기술 - 디지털트윈 결과를 바탕으로 검사 및 유지보수 최적화 방법 도출
3. 지원 필요성
ㅇ (선박의 디지털화) 전통적인 선박 운영/관리에서 스마트, 자율운항선박으로 전환되는 시점에서 선체의 디지털화를 통한 데이터 중심의 선박 운영/관리 가능 ㅇ (효율적이고 안전한 선박운영/관리) 선체의 디지털트윈 기술 구현은 데이터에 기반한 선체의 효율적 관리뿐만 아니라, 선체 잔존수명을 사전에 예측 함으로써, 해상 교통의 안전 확보 - 선체의 유지보수/검사를 수행할 때 작업자에게 디지털트윈 정보를 통해 직관적 이해를 돕고, 보수 정보, 조치 방법 등 제반 정보 서비스를 함께 제공 ㅇ (경제적 편익) GE는 디지털트윈을 가장 먼저 전사적으로 도입한 대표 기업으로 2016년 기준 자사가 생산한 66만개의 제품을 디지털트윈으로 구현하여 약 1.2조원의 비용 절감 - 또한, 영국은 국가 인프라의 디지털트윈 전환에 따른 비용편익이 연간 약 500억 파운드(77조원)가 될 것으로 추정 - 선체 잔존수명 예측을 바탕으로 효율적인 유지보수 수립을 통한 선박 운영/관리 비용 최적화 ㅇ (경쟁국 기술 선도) 일본 DT-SS(Digital Twin for Ship Structures) JDP 수행 및 해양구조물 검사 최적화/관리 방법 개발 - Digital Twin 개념을 적용한 선박 구조 모니터링 시스템 개발 * Japan Ship Technology Research Association (JSTRA, 정부지원) 주관으로 추진 * 6개 대학교, 3개 선사, 6개 조선소 및 NK 선급이 참여하여 5년간(‘18~’22) 수행된 공동 project - Shell BONGA FPSO 적용 * Hindcast data와 구조해석 소프트웨어(AKSELOS)를 이용하여 FPSO Hull 구조 모니터링
4. 지원기간/예산/추진체계
ㅇ 기간 : 57개월 이내 (1차년도 개발기간 : 9개월, 2차년도 : 12개월, 3차년도 : 12개월, 4차년도 12개월, 5차년도 12개월) ㅇ 정부출연금 : ‘23년 5억원 이내(총 정부출연금 30억원 이내) ㅇ 주관기관 : 비영리기관 ㅇ 기술료 징수여부 : 징수