제조산업 부흥의 중심, CAE의 미래를 꿈꾼다
'CAE 컨퍼런스 2016(http://www.cadgraphcs.co.kr/cae)'이 지난 11월 22일 서울 코엑스에서 진행됐다. 'CAE 비전 2017, 어떻게 준비할 것인가'를 주제로 열린 이번 행사에서는 제조산업의 중요성이 재조명되면서 제품 개발 및 생산 프로세스의 핵심으로 중요성을 더하는 CAE의 현재와 미래 방향에 대해 다각도로 고민하였다. 또한 국내 CAE 확산과 발전을 위해 노력한 인물들을 대상으로 'CAE 공로상'을 수여하는 자리도 마련되었다.
■ 정수진 편집장 sjeong@cadgraphics.co.kr
제조산업의 가치 높이는 CAE의 역할 확대
IT와 서비스 산업에 밀려나 있던 제조산업이 다시 주목을 받고 있다. 2008년 글로벌 금융 위기 이후 일자리를 창출하고 국가 경제의 기반을 다질 수 있는 제조업의 역할이 재조명받고, 제조업 기반이 탄탄해야 서비스 산업도 지속 가능하다는 인식이 확산되면서 독일, 미국, 일본, 중국 등 세계 각국에서는 자국 내 제조업 경쟁력을 강화하고 일자리를 창출하려는 노력이 활발해지는 상황이다. 우리 정부 역시 '제조업 혁신 3.0' 전략을 세우고 제조업 강화를 위한 정책을 추진 중이다.
올해로 여섯 번째를 맞은 'CAE 콘퍼런스 2016'은 'CAE 비전 2017, 어떻게 준비할 것인가'라는 주제로 진행됐는데, 제조산업 역량 강화를 위해 CAE가 어떤 역할을 할 수 있을지에 대해 고민하고 최신 동향을 살펴보는 기회가 마련되었다. CAE는 제품 개발 프로세스를 혁신해 제조 산업의 가치를 높일 수 있는 방안으로 여겨지고 있으며, 점차 다양한 분야에 활용되면서 깊이를 더하고 있다. 이런 CAE를 효과적으로 활용하기 위해서는 솔루션 못지 않게 기술에 대한 올바른 이해와 적용이 중요하다.
한국기계산업진흥회 박영탁 상근부회장은 개회사에서 "한국기계산업진흥회는 제조업의 핵심으로 자리잡은 CAE 기술의 보급과 확산을 위해 다양한 노력을 기울이고 있다. 2015년 300여 개 기업에 CAE 솔루션을 보급하면서 이들 기업의 불량률이 평균 13.3% 줄었고, 납기 또한 45% 이상 감소하는 등 생산현장에서 CAE의 효과는 확실하게 나타나고 있다"면서 "또한 집체교육 및 온라인 교육, 중합정보센터 운영, 방문교육 컨설팅 등과 함께 CAE 검증사 자격 시험을 진행하고 CAE 용어 해설집을 발간하는 등 CAE 저변 확대를 위해 노력하고자 한다"고 소개했다.
▲ 한국기계산업진흥회 박영탁 상근부회장
대한CAE협회 이혁 회장은 축사를 통해 "CAE는 이제 적용되지 않는 분야가 없을 정도이며, 제4차 산업혁명의 시작으로 인식되고 있다. 특히 최근에는 3D 프린터와 결합하면서 CAE는 제조 프로세스의 시작이 되었으며, 그 중요성이 더욱 커질 것으로 기대한다"고 전했다.
CAE, 제품 개발의 핵심으로 자리잡다
지멘스 PLM 소프트웨어 STS 부문의 김두현 대표는 기조연설을 통해 갈수록 중요해지는 CAE의 역할과 발전 방향을 짚었다. 지멘스 PLM 소프트웨어는 엘엠에스(LMS), 씨디어댑코(CD-adapco)를 합병한데 이어 11월에는 멘토 그래픽스(Mentor Graphics)까지 인수하면서 포괄적인 CAE 역량 강화를 추진하고 있다.
김두현 대표는 "1D 및 3D 시뮬레이션과 테스트 등을 결합해 전체 시스템의 디지털 목업을 만들고 시스템의 물리현상과 동작을 가상공간에서 구현해 더욱 정확한 예측을 하는 것이 '시뮬레이션 중심의 제품 개발(SDPD)'을 이루는 핵심 요소이다. 또한 다양한 영역에 걸친 데이터와 프로세스를 관리하기 위해 PLM을 통한 추적성과 변경 관리를 결합하는 것도 중요하다"고 짚었다.
▲ 지멘스 PLM 소프트웨어 STS 부문 김두현 대표는 다양한 분야를 통합하며 '예측 엔지니어링 해석'으로 발전하는 CAE가 제품 개발의 중심으로 더욱 굳게 자리잡을 것으로 전망했다.
이러한 CAE의 확대는 '예측 엔지니어링 해석(Predictive Engineering Analysis)'으로 발전하고 있다. 예측 엔지니어링의 핵심 요소로는 ▲3D 시뮬레이션과 테스트 ▲1D 기반의 시스템 성능 분석과 시뮬레이션 ▲제품 개발 단계별 모델 및 데이터의 관리 ▲기존 데이터의 활용 및 최적화와 빅데이터 분석 등이 꼽힌다.
지멘스는 최근 심센터(Simcenter) 포트폴리오를 선보이면서 CAE 역량 강화를 모색하고 있다. 김두현 대표는 "3D 전/후처리 환경과 솔버의 통합, 다분야 통합 해석에 의한 CAE 신뢰성 확보, 시스템 시뮬레이션과 테스트의 리얼타임 연결 등이 향후 주요한 CAE 개발 방향이 될 것"이라고 소개했다.
성공적인 제품 개발 위한 CAE 연구와 적용 방안 소개
한양대학교 기계공학과 하성규 교수는 '탄소복합재료 구조물 설계를 위한 멀티스케일 CAE 해석기술'을 소개했다. 다양한 산업 분야에서 쓰이는 복합재는 섬유와 레진으로 이뤄진 복잡한 구조를 갖고 있다. 또한 소재의 배열과 적층 방법에 따라 다양한 구조 성능을 얻을 수 있는 것이 특징이다. 하성규 교수는 "재료에 대해 정확하게 이해하면서 제조 프로세스를 고려한 설계를 모색하는 CAE 기반의 복합재 디자인이 중요하다"고 설명했다.
이는 재료 특성뿐 아니라 실제 제작 과정을 이해해야만 제품 개발 목적에 맞는 복합재 구조 설계가 가능하다는 뜻이며, 재료 - 설계 - 제조 프로세스의 통합이 복합재 CAE 분야에서 중요해지고 있다. 하성규 교수는 매크로(Macro) - 메조(Meso) - 마이크로(Micro) 스케일의 거동을 통합적으로 고려하는 멀티스케일 시뮬레이션을 통해 더욱 정확한 해석이 가능하다고 짚었다.
또한 복합재 해석 기술을 응용할 수 있는 분야로 3D 프린팅을 꼽았다. 현재 주류로 자리잡은 FDM이나 SLA 등의 3D 프린팅 기술은 평면을 적층하는 방식인데, 층을 쌓을 때마다 물리적 특성이 다르게 나타날 수 있다는 것이다. 하성규 교수는 "최적의 적층 방향을 검토하기 위해 복합재 해석 기술을 응용할 수 있다"고 소개했다.
▲ 한양대학교 기계공학과 하성규 교수는 성공적인 복합재 설계를 위해 제조 프로세스까지 염두에 둔 멀티스케일 CAE가 필요하다고 짚었다.
LG전자 김예용 수석연구원은 전자장비 분야의 CAE 적용과 방열설계 사례를 소개했다. 전자장비의 설계와 개발에서 중요한 이슈 중 하나가 바로 열 문제이다. 과도한 열 발생은 전자 부품의 성능과 신뢰성에 큰 영향을 주기 때문에, 이를 효과적으로 해결하는 것이 중요하다.
김예용 수석연구원은 "방열 문제는 다양한 영역에서 이슈가 되고 있다. 특히 전자부품이 열을 받지 않게 하는 '방열 설계'에서 열을 분산하거나 바깥으로 내보내는 '발열 설계'로 개발 콘셉트가 변화하는 것이 트렌드"라고 전했다.
스마트 워치, 자동차 HUD(Head-up Display), 노트북, 디지털 사이니지, 인공위성 등 다양한 제품 개발의 열 해석 사례를 소개한 김예용 수석연구원은 "제품을 개발하는 과정에서 미처 고려하지 못했던 다양한 열 문제가 실제 제품에서 영향을 미치는 경우가 적지 않다. 이를 해결하기 위해서 CAE를 효과적으로 사용하는 것과 함께 타 분야와 소통해야 할 필요성도 커지고 있다. CAE 엔지니어로서는 다양한 관점에 대해 이해하는 노력이 요구된다"고 짚었다.
기술과 트렌드, 사례까지 폭 넓은 정보 공유
한국HP의 정운영 상무는 CAE 업무에 활용할 수 있는 하드웨어의 선택 기준과 제품 개발에 접목될 컴퓨팅 기술의 발전 방향을 소개했다. 국내에서는 다소 더디지만 해외에서는 제품 개발에서 이동성(mobility)을 고려하는 경우가 늘고 있어, 모바일 워크스테이션이 높은 성장세를 보이고 있다고 한다. 한편으로 3D 프린터의 산업 적용이 활발해지면서 HP 역시 멀티 헤드/다중 색상을 지원하는 'HP 제트 퓨전(HP Jet Fusion)' 3D 프린터를 개발하였고, 3D, 몰입형 경험(immersive experience), 하이퍼 모빌리티, 사물 인터넷, 스마트 머신 등 새로운 IT 트렌드가 제품 개발 활경을 바꿀 수 있을 것으로 보인다.
정운영 상무는 "미래를 위한 기술도 중요하지만, 당장 현업에서 효과를 얻을 수 있는 하드웨어의 선택도 관심사"라면서 "메모리, CPU, SSD 등을 중심으로 CAE 업무의 요구사항에 최적화된 워크스테이션의 퍼포먼스를 따져보기를 바란다"고 전했다.
이번 콘퍼런스에서는 두 개의 트랙에서 14 편의 세션 발표를 통해 다양한 산업 및 CAE 분야에서의 기술 개발 동향과 활용 사례가 폭 넓게 소개되었다. 트랙 A에서는 ▲‘로봇 분야의 CAE 활용 및 개발 사례’(한국로봇융합연구원 이재열 선임연구원) ▲‘범용 HPC 클라우드 기반 CAE 플랫폼 어떻게 활용할 것인가?’(엘에스산전 유성열 책임연구원) ▲‘멀티피직스 트렌드와 CAE 적용 사례’(앤시스코리아 윤준식 부장) ▲‘산업 디지털 변혁과 새로운 CAE 전략’(디지털지식연구소 조형식 대표) ▲‘자동차 경량화를 위한 플라스틱 복합체 시뮬레이션’(오토데스크코리아 최재현 이사) ▲‘최신 유한요소 해석 기술을 적용한 로켓엔진 연소기 열역학 설계’(페리지로켓 신동윤 대표) ▲‘제조업 위기 극복을 위한 2017 국내외 경기전망과 대응 방안’(현대경제연구원 주원 경제연구실장) 등이 발표되었다.
트랙 B에서는 ▲‘설계자 CAE 활용 방안 및 프론트로딩 미래전략’(한국CAE컨설팅 이영우 부사장) ▲‘자동차전력 모듈 열저항 측정 및 방열 해석’(멘토그래픽스 김정균 박사) ‘▲새로운 개념의 CFD 솔루션; 완벽한 캐드 형상 정보를 포함한 솔루션 프로세스’(솔루션랩 이경훈 박사) ‘▲멀티스케일 구조물의 사출성형 해석’(한국생산기술연구원 홍석관 박사) ▲‘구리패턴을 포함하는 PCB 기판의 열변형 과정에 대한 고찰(델타이에스 이두규 연구원) ▲‘4차 산업혁명과 인더스트리얼 클라우드 전기차 제작 사례’(KEMF 정은식 대표, 김명섭 디자인 경영위원) ▲‘대한민국 CAE 산업 기반의 해 2016, 자격증과 CAE 사업 소개’(한국기계산업진흥회 이양수 선임연구원) 등의 강연이 진행됐다.
CAE 활성화 성과 되짚는 공로상 시상 진행
한편, CAE 업계 발전을 위해 애써 온 업계 및 학계 종사자를 선정하는 ‘CAE 공로상’ 시상식도 진행되었다. 한국기계산업진흥회장상에는 CAE 용어집 집필 및 제작을 담당한 ▲김흥규(국민대학교 자동차공학과 교수) ▲조진래(홍익대학교 조선해양공학과 교수) ▲한성렬(공주대학교 금형설계공학과 교수) ▲최경화(캐드앤그래픽스 국장) 등 4명과 CAE 종합정보센터 및 CAE 검증사 운영과 관련해 ▲박민기(현대경제연구원 선임연구원) 등 공로상이 선정되었다.
▲ 이번 행사에서는 국내 CAE 분야의 발전에 기여한 산업계 및 학계 종사자에게 CAE 공로상을 시상하는 자리가 마련되었다.
한국기계연구원장상은 CAE 활용과 개발, 교육, 개발, 확산에 대한 공로로 ▲목진호(삼성전자 수석연구원) ▲서광원(경원테크 대표이사) ▲이양수(한구기계산업진흥회 선임연구원) ▲최동훈(한양대학교 기계공학부 교수) 등 4명이 수상했고, 현대경제연구원상에는 제조기반설계기술고도화 사업 기계분야 이러닝 개발을 담당한 ▲임홍재(국민대학교 자동차공학과 교수) ▲정재일(국민대학교 기계시스템공학부 교수) ▲홍석무(국립공주대 금형설계공학과 교수) 등 3명이 수상의 영예를 안았다.
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