최근 발생한 코로나바이러스 감염증(COVID-19)의 팬데믹 영향으로 비대면 서비스에 대한 수요와 발전이 급속도로 진행되고 있는 가운데 그 중심에 있는 메타버스(Metaverse)에 대한 관심이 증가하고 있다. 가상과 현실을 초월하는 세계라는 의미를 가진 메타버스는 1992년 닐 스티븐슨의 SF 장편소설 ‘스노우 크래쉬’에 처음 등장하여 가상 및 초월을 의미하는 단어인 ‘Meta’와 세계관을 가진 우주를 의미하는 단어 ‘Universe’가 합쳐져 만들어진 합성어이다.
최근 데이터 처리속도가 상승하고 있는 정보통신기술을 바탕으로 융복합센서로부터 획득한 실시간 공간정보와 3D 그래픽 발전으로 인한 우수한 재현기술이 융합되어 스마트시티를 구축을 위해 현실 세계를 디지털로 동일하게 만들어 시뮬레이션하는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술에 관한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히, 디지털 트윈은 현실 재현도가 우수해 메타버스 분류 방법 중 현실 세계를 반영한 거울세계(Mirror World) 형태의 메타버스로 이를 최근 발전하고 있는 메타버스 구축을 위한 엔진 플랫폼을 활용하여 디지털 트윈 기술이 적용된 메타버스를 구축할 경우, 뛰어난 3D 재현성과 시뮬레이션으로 보다 현실감 높은 스마트 공간정보의 제공이 가능하여 사용자 통합 플랫폼으로서의 효용성이 큰 장점을 가지고 있다.
본 연구는 다양한 도시 내 지형지물 및 다양한 기반시설물을 대상으로 획득한 3D 공간정보와 공공데이터를 활용하여 디지털 트윈 메타버스 구축하고, 공간정보 콘텐츠 및 시뮬레이션을 구성 및 검증하여 공간정보 통합 플랫폼으로써 효용성을 확인하는 것이다. 이를 위해, 먼저 고해상도의 카메라를 탑재한 무인항공시스템(UAS, Unmanned Aerial System)을 활용하여 획득한 영상과 지상기준점 5점의 GNSS(Global Navigation Satellite System) 측량성과를 SfM(Structure from Motion) 기술의 영상처리를 실시, 실외 3D 공간정보 획득하고 재현 정확도를 검증한다. 실내 3D 공간정보는 공간 스캔의 효용성이 높은 ToF LiDAR(Time of Flight Light Detection and Ranging) 센서를 탑재한 측지용 스캐너 및 모바일 스캐너를 통해 포인트 클라우드(Point Clouds) 및 3D 모델을 획득한다. 이를 최근 오픈소스(Open Source)이며 메타버스 구현 플랫폼으로써 주목받고 있는 언리얼 엔진(Unreal Engine)을 통해 현실 세계가 반영된 거울세계 형태의 디지털 트윈 메타버스를 구축하고, 프로그래밍 언어인 블루프린트(Blueprint)로 다양한 공간정보 콘텐츠와 물리 엔진(Physics Engine)이 적용된 시뮬레이션을 구성하여 재현했다.
연구 결과, UAS를 통해 획득한 실외 3D 공간정보의 재현 정확도는 RMSE 기준 X: 0.020m, Y: 0.013m, Z: 0.013m로 3D 재현 기준인 지적경계오차 3cm 이내에 모두 부합하게 획득하였고, 측지용 및 모바일 스캐너로부터 획득한 실내 3D 공간정보는 실내 지하 1층부터 6층까지 시설물 내부의 포인트 클라우드 228,482,142점, 강의실을 대상으로 3,186,137점의 포인트 클라우드와 약 64.6만개의 삼각망으로 이뤄진 텍스처를 가진 3D 모델을 획득했다. 이를 공공데이터와 융합한 스마트 공간정보를 3D 재현도 높은 언리얼 엔진을 기반으로 실세계 좌표기반의 디지털 트윈 메타버스를 구축, 블루프린트로 구성된 공간정보 콘텐츠 및 시뮬레이션, VR 재현을 구성하여 기존 공간정보 플랫폼과 비교·분석하여 효용성 높게 구축된 것을 입증하였다. 향후, 다양한 물리적 요소가 접목된 콘텐츠 및 시뮬레이션을 통해 도시건설현장 및 스마트시티를 위한 메타버스를 구축하고, 실세계 좌표기반의 도시계획, 설계, 스마트건설 및 유지관리, 도시재생, 부동산 기획 및 관리 등 다양한 공간정보 콘텐츠 및 시뮬레이션을 구현하여 효용성 높은 공간정보 통합 플랫폼으로써 디지털 트윈 메타버스가 기여할 것으로 기대된다.

As the demand for and development of non-face-to-face services is rapidly progressing due to the pandemic impact of the recent coronavirus infection (COVID-19), interest in the Metaverse, which is at the center of it, is increasing. Metaverse, which means a world that transcends virtuality and reality, first appeared in Neil Stephenson''s science fiction novel ''Snow Crash'' in 1992 and combines the word ''Meta'', which means virtual and transcendent, and the word ''Universe'', which means universe with a worldview. Recently, based on information and communication technology, which is speeding up data processing through semiconductor process refinement, research on digital twins is being actively conducted to simulate the real world by combining real-time spatial information obtained from various sensors and excellent reconstruction technology due to 3D graphic development. In particular, the Digital Twin is a mirror world type of metaverse that reflects the real world among the metaverse classification methods because of its excellent representation of reality. In the case of building a metaverse with digital twin technology through the engine platform, which is currently developing for metaverse construction, it is possible to provide more realistic smart spatial information through excellent 3D reconstruction and simulation. This study establishes a digital twin metaverse by utilizing 3D spatial information and public data acquired for various infrastructures in various cities, configures and verifies spatial information contents and simulations, and confirms its effectiveness as a spatial information integration platform. The outdoor 3D spatial information is acquired and reproduction accuracy is verified by performing image processing of SfM (Structure from Motion) technology with images acquired using UAS equipped with high-resolution cameras and GNSS survey results of 5 ground reference points. For indoor 3D spatial information, point clouds and 3D models are obtained through geodetic scanners and mobile scanners equipped with ToF LiDAR (Time of Flight Light Detection and Ranging) sensors, which are highly effective for spatial scanning and have high accuracy. Through Unreal Engine, which has recently attracted attention as a metaverse implementation platform, a digital twin metaverse in the form of a mirror world reflecting the real world was constructed and reproduced with various spatial information contents and physics engine applied with blueprint, a programming language. As a result of the study, the reproduction accuracy of outdoor 3D spatial information obtained through UAS was RMSE standard X: 0.020m, Y: 0.013m, Z: 0.013m, all of which were acquired within 3cm of the cadastral boundary error, which is the 3D reconstruction standard. Indoor 3D spatial information obtained from geodetic and mobile scanners acquired 228,482,142 points of point clouds inside facilities from the 1st basement floor to the 6th floor, and 3,186,137 points of point clouds and 3D models of about 646,000 textures for classrooms. Based on smart geospatial information fused with public data, Unreal Engine is used to build a digital twin metaverse with high 3D reproducibility based on real world coordinates, and compare and analyze spatial information contents and simulations composed of blueprints with existing platforms. It was proven that it was built with high efficiency. In the future, it is expected that the digital twin metaverse will contribute to the development of spatial information as a platform with high efficiency from urban planning to maintenance.