The Journal of the Convergence on Culture Technology (문화기술의 융합)

The International Promotion Agency of Culture Technology (국제문화기술진흥원)
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Design and Performance Evaluation of Digital Twin Prototype Based on Biomass Plant

바이오매스 플랜트기반 디지털트윈 프로토타입 설계 및 성능 평가

  • 임채영 (고등기술연구원 에너지환경IT융합그룹) ;
  • 여채은 (고등기술연구원 에너지환경IT융합그룹) ;
  • 안성율 (고등기술연구원 에너지환경IT융합그룹) ;
  • 이명옥 (고등기술연구원 에너지환경IT융합그룹) ;
  • 성호진 (고등기술연구원 에너지환경IT융합그룹)
  • Received : 2023.08.14
  • Accepted : 2023.09.05
  • Published : 2023.09.30
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Abstract

Digital-twin technology is emerging as an innovative solution for all industries, including manufacturing and production lines. Therefore, this paper optimizes all the energy used in a biomass plant based on unused resources. We will then implement a digital-twin prototype for biomass plants and evaluate its performance in order to improve the efficiency of plant operations. The proposed digital-twin prototype applies a standard communication platform between the framework and the gateway and is implemented to enable real-time collaboration. and, define the message sequence between the client server and the gateway. Therefore, an interface is implemented to enable communication with the host server. In order to verify the performance of the proposed prototype, we set up a virtual environment to collect data from the server and perform a data collection evaluation. As a result, it was confirmed that the proposed framework can contribute to energy optimization and improvement of operational efficiency when applied to biomass plants.

인공지능 및 사물인터넷의 기술 발전에 따라 디지털전환(DX)은 가속화 되고있으며, 디지털전환을 위한 기술은 제조, 생산 라인등 모든 산업의 혁신적인 방안으로 떠오르고 있다. 디지털 전환의 대표적인 기술로 디지털 트윈 기술이 주목받고 있다. 이에, 본 논문에서는 디지털 전환을 위하여 플랜트의 운영 에너지를 최적화하고, 에너지 효율성 향상을 하기위해 미활용 자원을 기반으로 하는 바이오매스 플랜트용 디지털트윈 프로토타입을 구현하고 성능을 평가한다. 제안된 디지털트윈의 프로토타입에서는 프레임워크와 게이트웨이간 표준 통신 플랫폼을 응용하여 양방향으로 실시간 연동이 가능하도록 제안 및 구현한다. 프레임워크는 클라이언트 서버와 게이트웨이간 메시지 시퀀스를 정의하여 호스트 서버와 통신이 가능하도록 인터페이스를 구현한다. 제안된 프로토타입의 성능을 검증하기 위해 서버에서 양방향 데이터를 수집 및 저장하는 가상환경을 설정하여, 데이터양에 따른 성능평가를 진행한다. 제안된 플랫폼에 적용된 알고리즘이 기존 엔진에 비해 향상된 성능을 보여, 미활용 자원을 기반으로 하는 바이오매스 플랜트용 디지털트윈에 적용시 운영 에너지의 최적화와 에너지 효율 향상에 큰 기여를 할 수 있음을 확인할 수 있었다.

Keywords

Acknowledgement

본 연구는 국토교통부와 국토교통과학기술진흥원 (Korea Agency for Infrastructure Technology Advancement, KAIA)의 지원을 받아 수행한 과제입니다. No.RS-2021-KA161883, 미활용 자원 기반 바이오매스 플랜트 실증 기술개발 사업)

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