최적화 문제를 통찰하기 위한 심센터 히즈 (3)   이번 호에서는 심센터 히즈(Simcenter HEEDS)를 사용하여 수집된 외부 데이터를 시각화하고 분석하는 데 초점을 맞추고, 데이터 시각화의 중요성과 분석 기법의 활용 방안을 살펴본다.   ■ 연재순서 제1회 AI 학습 데이터 생성을 위한 어댑티브 샘플링과 SHERPA의 활용 제2회 근사모델 기반의 최적화 vs. 직접 검색 기반의 최적화 제3회 수집 또는 측정된 외부 데이터의 시각화 및 데이터 분석 제4회 산포특성을 가지는 매개변수의 상관성 및 신뢰성 분석 제5회 실험 측정과 해석 결과 간의 오차 감소를 위한 캘리브레이션 분석 제6회 프로세스 자동화 Ⅰ – 구조 설계 최적화 및 사례 제7회 프로세스 자동화 Ⅱ – 모터 설계 최적화 및 사례 제8회 프로세스 자동화 Ⅲ – 유로 형상 설계 최적화 및 사례 제9회 프로세스 자동화 Ⅳ – 다물리 시스템 최적화 및 사례 제10회 프로세스 자동화 Ⅴ – 제조 공정 효율성 최적화 및 사례   ■ 이종학 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어에서 심센터 히즈를 비롯하여 통합 설루션을 활용한 프로세스 자동화와 데이터 분석, 최적화에 대한 설루션을 담당하고 있다. 근사최적화 기법 연구를 전공하고 다양한 산업군에서 15년간 유한요소해석과 최적화 분야의 기술지원과 컨설팅을 수행하였다. 홈페이지 | www.sw.siemens.com/ko-KR   데이터 분석의 중요성 오늘날 데이터는 우리의 일상과 비즈니스 운영에서 점점 더 중요한 역할을 하고 있다. 수집되고 측정된 데이터의 양이 증가하면서 이를 효과적으로 처리하고 분석하는 방법은 더욱 필요해지고 있다. 이러한 변화 속에서, 지멘스의 심센터 히즈는 강력한 데이터 분석 및 시각화 기능을 제공하여 다양한 산업 분야에서 최적의 해결책을 찾는 데 기여하고 있다. 이번 호에서는 히즈의 기능을 효과적으로 활용하여 어떻게 복잡한 데이터를 이해하고 의미 있는 인사이트를 얻을 수 있는지 살펴볼 것이다.   히즈의 데이터 분석 기능 히즈의 Discover(디스커버) 탭은 사용자가 데이터 사이의 관계 및 최적화 가능성을 탐구할 수 있도록 다양한 도구를 제공한다. Discover 기능은 주요한 데이터 분석 및 이해를 도와주는 여러 방법을 포함하고 있다.    그림 1   다음은 각각의 기능에 대한 설명이다.  Closest : 특정 데이터 포인트에 가장 가까운 변화를 식별한다. 이를 통해 최적화 과정에서의 데이터 민감성을 이해하고 결정에 도움을 줄 수 있다.  Similar : 사용자가 선택한 기준에 따라 유사한 데이터 집합을 찾는 기능이다. 이는 집합의 규칙 또는 모델을 파악하는 데 유용하다. Clusters : 데이터 세트를 서로 연관된 그룹으로 분류한다. 군집화 기법을 통해 데이터의 패턴을 식별하고 알고리즘에 의한 데이터 이해를 개선할 수 있다.  Trade-offs : 다수의 설계 목표 간의 상충 관계를 분석한다. 이를 통해 각각의 설계 대안이 어떻게 특정 목표를 달성하는지에 대해 명확하게 이해할 수 있다.  Patterns : 데이터 내의 반복되는 경향이나 구조를 발견하여 예측 및 모델링에 도움을 주는 기능이다. 패턴 인식은 정보의 신뢰도를 높이는 데 중요하다.  Preview History : 사용자가 수행한 변경이나 실행의 기록을 미리 보면서 데이터 분석의 이력을 관리할 수 있다.  Design Set : 여러 디자인 시나리오를 만들고 비교하여 최적의 설계를 도출하는 데 도움을 준다.  Performance & Plot : 데이터의 성능을 평가하고 시각적으로 플롯하여 분석 결과를 명확하게 표현한다.  Discover 탭의 이러한 기능은 히즈 사용자가 데이터를 깊이 이해하고 시뮬레이션 최적화 과정에서 효과적인 의사 결정을 내리도록 돕는다. 이를 바탕으로 보다 정확하고 신뢰성 있는 설계와 분석 결과를 도출할 수 있다.   데이터 분석을 위한 예제   그림 2    목적함수 외팔보 H빔의 체적을 최소화 제약 조건 최대 굽힘 응력(σ) ≤ 200 MPa  최대 끝단 처짐(δ) ≤ 2 mm  설계 변수 Length : 5,000 mm  Load P : 6,500 N  E : 200 MPa  H : 50 mm ≤ H ≤ 100 mm  h1 : 5 mm ≤ h1 ≤ 30 mm  b1 : 50 mm ≤ b1 ≤ 100 mm  b2 : 5 mm ≤ b2 ≤ 50 mm 히즈의 Discovery Method를 사용하여 분석할 데이터는 우리가 지금까지 계속 예제로 사용한 외팔보의 처짐 문제를 기반으로 Adaptive Sampling Study(어댑티브 샘플링 스터디)에서 500개의 데이터를 생성하여 사용할 것이다. 아니면 독자들이 가지고 있는 데이터를 사용해도 괜찮다.   그림 3     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

MBSE를 위한 아키텍처-1D 모델 연계의 중요성 및 적용 전략 (1)   제조산업에서 설계 효율 향상과 개발 기간 단축을 위해 모델 기반 개발(MBD)을 적극 도입하고 있지만, 아키텍처 모델과 1D 모델 간의 연계 부족으로 인해 개발 단계에서 모델의 실질적인 활용과 의사결정 지원이 어려운 경우도 많다. 이번 호에서는 MBD의 성과를 높이기 위한 아키텍처 모델과 1D 모델의 체계적인 연계 방안을 제시하고, 이를 통한 설계 효율 및 개발 정확성 향상의 전략적 방향을 살펴본다.   ■ 오재응 한양대학교 명예교수, LG전자 기술고문   최근 제조산업은 제품의 개발 기간 단축과 다품종 생산이라는 트렌드에 대응하기 위해 개발의 효율성을 극대화하고 반복 설계를 최소화하는 방향으로 변화하고 있다. 이러한 흐름 속에서 모델 기반 개발(Model-Based Development : MBD)은 이미 많은 제조업체가 적극 추진하고 있으며, 이를 통해 설계 초기부터 제품의 동작을 예측하고 최적화할 수 있는 기반을 마련하고자 한다. 그러나 모델 기반 개발을 도입하고 실제로 모델을 구축했음에도 불구하고, 현업에서 모델이 제대로 활용되지 못하는 경우가 많다. 이는 구축된 모델이 단지 형식적으로 존재할 뿐, 제품 개발의 맥락 속에서 아키텍처적, 1D적 연결성을 갖추지 못해 실질적인 의사결정과 개발 단계에서 활용되지 못하고 있기 때문이다. 즉, 원래 의도한 목적이나 아키텍처적 요구와 연계되지 않은 모델이기 때문에, 사용자는 해당 모델이 ‘내 일에 어떻게 쓰이는지’를 이해하지 못하고 거리감을 느끼는 것이다. 이러한 문제를 극복하기 위해서는 아키텍처 모델과 1D 모델을 유기적으로 연계하고, 이를 기반으로 아키텍처 요구사항을 구체화할 수 있어야 한다. 아키텍처 모델이란 제품의 구조, 기능, 물리적 메커니즘 등 아키텍처적 개념을 설명하는 모델이며, 1D 모델은 이러한 개념을 수학적으로 해석하고 시뮬레이션 가능한 형태로 정형화한 것이다. 따라서 아키텍처 모델과 1D 모델 간의 연계는 제품 개발의 전체 V자 프로세스에서 핵심 역할을 하며, 상호보완적으로 작용하여 제품 성능 검증 및 요구사항 만족 여부를 평가하는 데 기여한다.   그림 1. 아키텍처 모델 – 1D 모델 연계   <그림 1>은 이러한 개념을 시각적으로 설명한다. 초기의 아키텍처 설계 단계에서 아키텍처 요구와 구조를 정의한 뒤 이를 바탕으로 1D 모델이 생성되고, 시뮬레이션 및 해석을 통해 결과를 도출하며, 이 결과는 다시 상위의 아키텍처 요구사항에 대한 검증으로 이어진다. 이처럼 상향식-하향식 피드백 루프를 통해 아키텍처 모델과 1D 모델이 반복적으로 연계되어야 진정한 의미의 모델 기반 개발이 실현될 수 있다. 특히 설계자와 개발자는 1D 모델은 제품을 해석하고 튜닝하는 강력한 도구라고 인식하지만, ‘왜 이 설계를 했는가’, ‘서브시스템 간 구조는 어떻게 되는가’, ‘요구사항은 어떻게 충족되는가’와 같은 질문에는 답하지 못한다. 그 해답을 주는 것이 바로 아키텍처 모델(MBSE)이며, 이 두 모델을 연결해야만 설계의 정확성, 추적성, 협업성이 동시에 확보된다.   다양한 유형의 아키텍처적 측정 간의 관계   그림 2. ISO/IEC 15288 System Life Cycle Technical Processes & Life Cycle   ISO/IEC 15288(그림 2)은 시스템 수명주기 전반에 걸친 아키텍처 프로세스의 흐름과 체계를 정의한 국제 표준이다. 특히 이 표준은 모델 기반 시스템 엔지니어링(Model-Based Systems Engineering : MBSE) 관점에서 시스템 개발 활동을 구조화한 것으로, 시스템 수명 주기(V 모델)를 기반으로 요구 분석, 설계, 검증 및 확인, 유지보수 등 각 단계의 아키텍처적 활동과 그 상호 관계를 정립한다. 시스템 엔지니어링 활동을 통해 성공적인 시스템을 구축하기 위해서는 다양한 아키텍처적 성과 지표와 측정 지표가 필요하며, 이를 통해 시스템의 목표 달성 여부를 판단할 수 있다. 대표적인 지표로는 다음과 같은 세 가지가 있다. MOE(Measure of Effectiveness, 효과성 측정지표)는 시스템이 실제 운용 환경에서 얼마나 효과적으로 임무를 수행할 수 있는지를 평가하는 지표로, 주로 고객 요구사항이나 운용 목표 달성 여부에 초점을 맞춘다.  MOP(Measure of Performance, 성능 측정지표)는 시스템의 성능 수준을 수치적으로 정량화한 것으로, 설계 명세나 요구된 성능 기준을 얼마나 충족하는지를 평가한다.  TPM(Technical Performance Measure, 아키텍처 성과 측정지표)은 개발 과정 중 아키텍처 적인 목표 도달 여부를 지속적으로 모니터링하고 예측하는 데 사용되는 지표로, 시스템 개발 리스크를 조기에 식별하고 관리하는 데 활용된다. 이러한 측정 지표는 예측 차이나 실측 차이를 바탕으로 비교 분석할 수 있으며, 시스템 개발 단계에서 시스템의 위험 요인에 대한 조기 탐지와 개선 대책의 선제 적용이 가능하도록 지원한다. 이는 곧 사업의 비용 효율성 제고와 일정 준수에 기여하며, 전체 수명주기 동안 긍정적인 영향을 유도할 수 있다.  <그림 2>는 ISO/IEC 15288의 V-모델과 아키텍처적 측정 지표가 어떻게 연계되는지를 보여준다. 요구사항 도출과 검증, 설계와 확인 간의 대응 관계를 통해 아키텍처적 활동이 체계적으로 연결되며, 수명주기 전체에서 MOE, MOP, TPM이 통합적으로 작동하여 아키텍처적 리스크를 관리하고 시스템의 성공적인 구현을 가능하게 한다.      ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (21)   이번 호에서는 다양한 유형의 난류 모델과 사용 시기, 그리고 복잡한 형상을 위한 고충실도 난류 모델링에 있어 케이던스 밀레니엄 M1(Cadence Millennium M1) CFD 슈퍼컴퓨터가 어떻게 혁신을 가져오는지에 대해 설명한다.   ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   자동차 산업은 거의 매일 새로운 혁신과 개발이 등장하며 끊임없이 발전하고 있다. 자동차 업계는 전기 구동 차량과 대량 생산이 증가하는 추세에 발맞춰 보다 지속 가능한 미래를 만들기 위해 노력하고 있다. 자동차 생산량은 꾸준히 늘고 있지만, 업계는 여러 디자인 또는 새로운 헤드라이트, 스플리터, 사이드 스커트 추가와 같은 아주 작은 디자인 변경에 대해서도 풍동 테스트 또는 프로토타입 테스트를 수용하면서 연비 기준을 충족해야 하는 과제에 직면해 있다. 그 결과, 항력 계수 등 관심 있는 유동장 정보와 성능 관련 수치를 예측하여 필요한 실험 횟수를 크게 줄일 수 있는 시뮬레이션 기반 접근 방식이 점점 더 인기를 얻고 있다.   그림 1   유체 흐름의 난류를 이해하고 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 통해 동일한 난류를 재현하려면 다양한 난류 모델을 사용해야 한다. 자동차 애플리케이션과 리소스 가용성에 따라 적합한 난류 모델을 선택하면 설계 주기를 단축하는 데 도움이 될 수 있다.    난류의 모델링 기법 ‘난류’는 압력과 속도의 혼란스러운 변화를 특징으로 하는 불규칙한 흐름을 일컫는 용어이다. 우리는 일상 생활에서 난류를 경험하며 공기 역학, 연소, 혼합, 열 전달 등과 같은 다양한 엔지니어링 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 하지만 유체 역학을 지배하는 나비에-스토크스 방정식은 매우 비선형적인 편미분 방정식이며 난류에 대한 이론적 해법은 존재하지 않는다. 난류는 광범위한 공간적, 시간적 규모를 포함하기 때문에 모델링과 시뮬레이션이 어려울 수 있다. 일반적으로 큰 와류는 난기류에 의해 생성된 에너지의 대부분을 전달하고 작은 와류는 이 에너지를 열로 발산한다. 이 현상을 ‘에너지 캐스케이드’라고 한다. 몇 년에 걸쳐 다양한 난기류 모델링 접근법이 개발되었으며, 가장 일반적인 세 가지 접근법을 간략히 설명한다. Direct Numerical Simulation(DNS) : DNS에서는 모델이나 근사치 없이 미세한 그리드와 매우 작은 시간 단계를 사용하여 모든 규모에서 난기류를 해결한다. DNS의 계산 비용은 엄청나게 높지만 결과는 가장 정확하다. DNS 시뮬레이션은 난류장에 대한 포괄적인 정보를 제공하기 위한 ‘수치 실험’으로 사용된다. Large-Eddy Simulation(LES) : 이름에서 알 수 있듯이 이 난류 모델링 기법은 큰 소용돌이를 해결하고 보편적인 특성을 가진 작은 소용돌이를 모델링한다. LES 시뮬레이션은 최소 길이 스케일을 건너뛰어 계산 비용을 줄이면서도 시간에 따라 변화하는 난기류의 변동 요소를 자세히 보여준다. Reynolds-Averaged Navier-Stokes Model(RANS) : RANS 방정식은 나비에-스토크스 방정식의 시간 평균을 취하여 도출되었다. 난기류 효과는 미지의 레이놀즈 응력 항을 추가로 모델링하여 시뮬레이션한다. RANS 시뮬레이션은 평균 흐름을 해결하고 난류 변동을 평균화하므로 다른 두 가지 접근 방식보다 훨씬 비용 효율적이다.   올바른 선택 : DNS, LES 또는 RANS 올바른 난류 모델을 선택하는 것은 모든 시뮬레이션의 중요한 측면이며, 이는 주로 시뮬레이션의 목적, 흐름의 레이놀즈 수, 기하학적 구조 및 사용 가능한 계산 리소스에 따라 달라진다. 학술 연구의 경우 DNS 시뮬레이션은 난류의 근본적인 메커니즘과 구조를 이해하는 데 가장 적합한 결과를 제공한다. DNS는 레이놀즈 수가 낮은 경우에 적합하지만, 막대한 시간과 리소스가 필요하기 때문에 대부분의 산업 분야에서는 실용적인 선택이 아니다. 반면에 LES는 일반적으로 레이놀즈 수가 높은 복잡한 형상을 포함하는 산업용 사례를 처리하는 데 적합한 옵션이다. LES가 생성하는 고충실도 결과물은 경쟁이 치열한 자동차 시장에서 중요한 한 차원 높은 성능 개선이 가능한 설계를 가능하게 한다.   그림 2    RANS 시뮬레이션은 LES에 비해 근사치의 범위가 넓기 때문에 정확도가 떨어진다. 그러나 정확도와 계산 비용 간의 균형으로 인해 RANS는 계산 리소스와 시뮬레이션 시간이 제한된 업계 사용자에게 일반적인 설루션이다. 이 방법은 또한 짧은 시간 내에 여러 사례를 분석해야 할 때 널리 사용된다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례   해석을 하다 보면 사용자의 실수나 다른 외부 문제로 진행 중이던 해석이 중단되는 경우가 발생한다. 이러한 경우, 앤시스 LS-DYNA(엘에스 다이나)의 ‘리스타트(Restart)’ 기능을 활용하면 해석 시뮬레이션을 처음부터 다시 수행하지 않고 해석이 중단된 특정 시점부터 재시작할 수 있다. 또한 이미 완료된 해석에 대해 조건을 변경하여 해석 시뮬레이션을 이어서 진행할 수도 있다. 이번 호에서는 LS-DYNA의 리스타트 기능에 대해 소개하고, 예제를 통해 LS-PrePost(엘에스 프리포스트)와 워크벤치(Workbench) 환경에서 활용하는 방법을 알아본다.   ■ 김혜영 태성에스엔이 MBU팀에서 수석매니저로 근무하고 있으며, LS-DYNA 해석 기술지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다. 홈페이지 | www.tsne.co.kr   리스타트 해석의 수행 조건 리스타트 해석을 사용하기 위해서는 다음과 같은 조건이 필요하다.  동일한 실행 솔버(Executable)를 사용하는가?(예 : lsdyna_sp.exe)  동일한 CPU 개수인가?  Dump 파일이 생성되었는가? 덤프(Dump) 파일은 리스타트를 위한 바이너리 아웃풋(Binary Output) 파일로 특정 시점의 응력, 변형률, 변형량 등 해석 결과를 완전히 기록한다. LS-DYNA에는 두 가지 유형의 덤프 파일이 있다. 그 중 한 유형인 D3DUMP 파일은 특별히 설정하지 않아도 해석이 정상 종료되면 d3dump01 파일이 생성된다. 이 파일에 대하여 *DATABASE_BINERY_ D3DUMP 키워드를 통해 사용자가 정의한 간격에 따라 D3DUMP 파일을 주기적으로 생성할 수 있고, 생성된 파일 뒤에 숫자가 붙어 주기마다 증가하고 해석 폴더 내에서 d3dump01, d3dump02 등으로 확인할 수 있다. 다른 유형의 덤프 파일은 RUNRSF로 *DATABASE_BINERY_RUNRSF 키워드를 통해 사용자가 정의한 간격에 따라 파일을 생성하지만, NR 매개변수가 사용되지 않는 한 동일한 파일에 덮어씌워져서 생성된다. 이 두 가지 덤프 파일은 함께 사용할 수 있다. <그림 1>은 D3DUMP 파일을 주기적으로 저장하기 위한 *DATABASE_BINARY_D3DUMP 키워드 예시이다.   그림 1. D3DUMP 저장 간격 키워드 예시   리스타트 타입 LS-DYNA의 리스타트 타입(Restart Type)은 이전 해석에 이어서 수행하는 기능으로, 크게 세 가지로 나눌 수 있다. 심플 리스타트(Simple Restart) 스몰 리스타트(Small Restart) 풀 리스타트(Full Restart) 그러면, 이전 해석에 이어서 진행해야 하는 몇 가지 상황에 따라 어떤 타입의 리스타트 기능을 사용하는지 알아보자.    실수로 해석창을 닫았어요! – 심플 리스타트 심플 리스타트는 종료시간(Termination Time) 이전에 해석이 중단된 경우에, 사용자가 설정한 주기마다 저장된 d3dump 파일을 사용하여 특정 시점부터 해석을 다시 시작하는 기능이다. 따라서 변경 사항이 없어 입력 파일(Keyword Input Deck)이 필요하지 않고 d3dump 파일만 활용한다.    그림 2. 일반적인 해석 실행 화면(LS-RUN)   그림 3. 일반적인 해석 실행 화면(CMD 창)   <그림 2>와 같이 LS-RUN을 사용하여 해석을 수행한 경우 <그림 3>과 같은 CMD 창이 팝업되고, 해석 진행에 따른 메시지를 바로 확인할 수 있다. <그림 1>의 키워드 예시처럼 사용자가 덤프 파일의 저장 주기를 미리 설정하였다면, CMD 창에 나타난 메시지처럼 지정된 주기인 5000 사이클마다 덤프 파일이 저장되고 있음을 알 수 있다.  만약 1만 사이클 이후 실수로 해석 CMD 창을 닫아 해석이 중단되었다면, d3dump02를 사용하여 리스타트 해석을 수행할 수 있다. <그림 4>처럼 LS-RUN의 Expression 설정에서 i=$INPUT 대신 r=d3dump02로 명령어를 수정하면 덤프 파일을 사용하여 해석을 이어갈 수 있다.   그림 4. 심플 리스타트 해석 실행 화면(LS-RUN)   그림 5. 심플 리스타트 해석 실행 화면(CMD창)     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

산업 디지털 전환을 가속화하는 버추얼 트윈 (2)   이번 호에서는 VMU(가상 목업)의 개념과 기술적 특성, 주요 산업 사례, 그리고 VMU의 혁신적 가치와 향후 확장 가능성에 대해 살펴본다.    ■ 최윤정 다쏘시스템의 기술 컨설턴트로 디자인&엔지니어링 팀에서 3DEXPERIENCE CATIA 제품을 담당하고 있다. 자동차 산업을 위한 고급 서피스 모델링 및 가상 검증 영역을 전문으로 하고 있으며, 제조업의 VMU 도입 효과성 관련 학술연구 또한 수행 중에 있다. 홈페이지 | www.3ds.com/ko   가상 시뮬레이션 기술이 점차 고도화됨에 따라, 제품 개발 전 과정에서 디지털 모델을 활용하여 제품 품질과 개발 효율성을 높이려는 시도가 활발하게 이루어지고 있다. VMU(Virtual Mock-Up, 가상 목업) 기술은 3D익스피리언스 카티아(3DEXPERIENCE CATIA)에 기반한 가상 검증 프로세스로, 설계 오류와 품질 상의 문제점을 조기에 식별·개선하고 개발 비용과 시간을 절감하는 혁신적 방식으로 주목받고 있다. 제품의 실물을 제작하지 않고도 고품질 렌더링을 통해 시각적·감성적 요소를 평가할 수 있기 때문에, 다양한 산업 분야에서 VMU의 필요성이 커지고 있다.   그림 1. 카티아 설계 데이터 화면   그림 2. 카티아에서 재질을 적용한 설계 데이터 화면   VMU의 개념과 기술적 특징 VMU는 고품질 렌더링 기술을 활용해 설계 데이터를 가상 환경에서 실물과 유사하게 재현하여, 설계 오류와 품질 상의 문제점을 조기에 식별·개선하는 기술이다. 이 프로세스는 실물 목업을 제작하지 않고도 제품 외관을 정확히 시뮬레이션함으로써 제품 개발 시간과 비용을 단축한다. 기존의 DMU(Digital Mock-up, 디지털 목업)는 주로 설계 과정에서 형상과 구조 검증에 초점을 둔다. 즉, 3D 설계 데이터 상에서 간섭 검사, 조립 순서·공정 시뮬레이션, 각 부품의 형상 적합성 등을 확인하는 용도로 사용된다. 한편, VMU는 DMU에서 한발 더 나아가, 광학 특성(반사·굴절), 질감, 점등 이미지 등 외관 품질을 실사 수준으로 구현하며, 인체공학 기반의 휴먼 모델(human model)을 연계해 실제 사용 환경에서의 조작성, 시야 확보성 등을 종합적으로 검토할 수 있다. XR(확장현실) 기술과의 융합을 통해 몰입형 품평 환경도 제공된다. 자동차 외장 램프처럼 미세한 빛의 반사·굴절을 예측 및 검증해야 하는 제품은 VMU를 활용할 경우 실물 목업 없이 외관 이미지를 높은 정확도로 검토함으로써 개발 리스크를 크게 줄일 수 있다. 기존에 카티아를 기반으로 제품 설계를 하고 있는 다양한 산업군에서 VMU는 이미 필수 프로세스로 자리매김하고 있다. 설계, 렌더링, 검증 및 품평을 하나의 일관된 프로세스로 결합함으로써 제품 개발 방식에 혁신적인 변화를 가져올 수 있다. 데이터 변환이나 별도 인터페이스가 필요 없이 동일 플랫폼에서 모든 단계가 이뤄지므로, 데이터 손실이나 형상 왜곡을 최소화하고 기존에 없던 빠르고 유연한 협업 환경을 구축할 수 있다. 이를 통해 제품의 완성도와 품질을 높이는 긍정적 효과가 입증되었다.    표 1. 실물 목업 및 기존 렌더링 툴과의 비교   3D익스피리언스 카티아 기반의 VMU 프로세스 적용 사례 자동차 외장 램프 품질 검증 사례 자동차 외장 램프는 외관과 점등 이미지가 모두 중요하여, 시각적 품질 검증이 설계 단계에서 핵심 과제로 부각된다. 기존에는 정확도를 높이기 위해 실물 금형과 목업을 제작했으나, 이 방식은 과도한 시간과 비용 투자를 요구했다. 대체 방법으로 3D 프린팅 등의 기술을 이용하기도 했지만, 정밀도가 부족하다는 한계가 있었다. 이 문제를 해결하기 위해 최근 카티아 기반 VMU 프로세스를 적용한 디지털 선행 검증이 주목을 받고 있다. 미세 광학 요소와 복잡한 반사·굴절 특성을 지닌 램프를 고정밀 시뮬레이션할 수 있어, 점등·비점등 시의 실제 이미지를 실물 목업 수준으로 재현한다. 특히 스캔을 통해 확보한 시편 데이터의 정확한 물성을 설계 데이터에 적용함으로써 곡률에 따른 왜곡이나 광원으로 인한 반사를 사실적으로 재현하고, 실차에 장착했을 때 예상되는 품질 이슈까지 가상 환경에서 검토할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

제품 개발 혁신을 가속화하는 크레오 파라메트릭 11.0 (12)   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 11(Creo Parametric 11)에서 도면 기호를 생성하는 기능에 대해 알아보자.   ■ 박수민 디지테크 기술지원팀의 과장으로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 홈페이지 | www.digiteki.com   기호(심벌)는 도면 작업에서 반복적으로 사용하는 형상이나 텍스트를 한 번에 등록해두고 재활용할 수 있다는 점에서 많은 이점을 제공한다. 반복되는 정보를 직접 그릴 필요 없이 기호로 배치하면, 작업 시간을 단축하면서도 도면의 표준화와 일관성을 유지할 수 있다. 또한 매개변수를 이용해 도면 속 정보를 자동으로 연동하면, 설계 변경이 발생하더라도 관련 내용이 신속하고 정확하게 갱신되어 오류 발생을 줄일 수 있다. 특히 기호가 시각적 요소를 간결하게 전달한다는 점은 협업 환경에서 매우 유용하다. 복잡한 어셈블리나 전기 부품도 기호로 정의해두면, 도면을 처음 접하는 사람이라도 해당 요소를 쉽게 파악할 수 있기 때문이다. 결과적으로 기호를 적절히 활용하면 도면의 이해도를 높이고, 작업 효율은 물론 품질 또한 크게 향상시킬 수 있다.   기호(Symbol) 탭 UI 기호(Symbol) 탭은 새로운 기호를 배치하거나, 이미 도면에 배치된 기호를 선택할 때 표시되는 탭이다. 이 탭을 통해 새 기호를 손쉽게 추가하고, 선택한 기호의 속성을 직관적으로 수정할 수 있다.      기호를 배치하거나 이미 배치된 기호를 선택할 때는 여러 가지 옵션을 통해 작업을 보다 직관적이고 효율적으로 진행할 수 있다. 기호 배치 과정에서 사용할 수 있는 주요 기능에 대해 알아보자.   갤러리(Gallery)     기호를 배치할 때 갤러리 아이콘(아래 화살표)을 클릭하면, 최근에 사용한 기호나 고정(Pinned)된 기호, 그리고 사용자 정의·시스템 정의 기호 목록을 한눈에 확인할 수 있다. 필요에 따라 ‘최근 항목 지우기(Clear Recent Items)’ 또는 ‘고정된 항목 지우기(Clear Pinned Items)’ 기능을 이용해 기호 목록을 정리하거나, 특정 기호만 골라 고정을 해제할 수도 있다. 이를 통해 반복해서 사용하는 기호를 효율적으로 관리하며, 불필요하게 쌓이는 기호를 깔끔하게 정돈할 수 있다.   기호 팔레트(Symbol Palette)     전용 *.dwg 시트(DRAW_SYMBOL_PALETTE) 형태로 구성된 기호 팔레트에서는 자주 사용하는 기호 인스턴스를 저장해 두고 쉽게 재활용할 수 있다. 여러 개의 드로잉 시트를 사용할 수 있을 경우 팔레트를 열면 최근에 사용한 시트가 먼저 표시되고, 화살표 버튼을 눌러 다른 시트로 이동할 수 있다. 이렇게 분류된 시트를 통해 필요한 기호를 빠르게 찾고, 여러 도면에서 일관된 형식으로 기호를 배치할 수 있다.   기호 사용자 지정(Symbol Customization)     ‘기호 사용자 지정’을 클릭하면 그룹화(Grouping), 미리 보기(Preview), 가변 텍스트(Variable Text) 등으로 구성된 대화 상자가 열려 기호의 세부 속성을 설정할 수 있다. 그룹화 옵션을 통해 기호에 적용된 그룹화 방식을 확인·수정하고, 미리 보기 영역에서 기호의 확대·축소나 텍스트 변경 사항을 즉시 확인할 수 있다. 또한 사용자 정의(Customization) 메뉴에서는 기호 정의 이름을 복사해, 메모 콜아웃 등에 편리하게 활용할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

BPMN을 활용하여 제품 개발의 소통과 협업 극대화하기 (3)   지난 호에서는 BPMN(Business Process Modeling Notation)의 구성 요소를 살펴보고, 간단한 예제를 통해 주요 기능과 특징을 개괄적으로 파악해 보았다. 이번 호에서는 BPMN을 작성하기 위한 모델링 툴을 살펴보고, 이를 활용하여 비교적 간단한 비즈니스 프로세스 모델을 작성하는 방법을 소개하도록 하겠다.   ■ 연재순서 제1회 비즈니스 프로세스 모델링이 필요한 이유 제2회 BPMN은 무엇일까? 제3회 비즈니스 프로세스 모델링을 배워보자 제4회 간단한 제품 개발 프로세스를 디자인해보기 제5회 클라우드 서버 환경에서 BPMN을 연결하는 설루션 탐구   ■ 윤경렬 현대자동차 연구개발본부 책임연구원 ■ 가브리엘 데그라시 이탈리아 Esteco사의 프로젝트 매니저   우리는 지난 호에서 BPMN이 무엇인지에 대해 알아보았다. 우선 BPMN의 구성 요소를 살펴보았고 아주 간단한 BPMN 예제를 통해 주요 기능과 특징을 개괄적으로 파악해 보았다. 또한 BPMN을 활용하여 리프 스프링 개발 프로세스를 모델링하는 사례를 통해, 일반적인 WBS와 비교해 보았을 때 개발에 참여한 이해관계자들이 어떻게 협업을 해야 하는지 명확하게 파악할 수 있다는 것을 알게 되었다.   BPMN 웹사이트에서 모델러 확인 및 다운로드받기 BPMN을 작성하기 위한 모델링 툴을 알아보기에 앞서, 지난 호에서 소개한 바 있는 OMG 그룹에서 운영하고 있는 BPMN 웹사이트를 우선 찾아가 보도록 하겠다. OMG의 웹사이트(www.bpmn.org)에서는 기본적인 BPMN 개념 정의부터 새로운 BPMN 표준에 대한 연구까지 자세하게 소개하고 있으며, BPMN의 개념, 문서, 예제, 표준화 진행 등에 대한 내용이 자세하게 기술되어 있어서 BPMN을 이해하고 활용하는데 많은 도움을 받을 수 있다.   그림 1. OMG 그룹에서 운영하는 BPMN 웹사이트   우리는 여기서 세 가지 정도를 간단하게 살펴보고자 한다. 우선 ‘Examples’에는 BPMN을 보다 쉽게 이해할 수 있도록 다양한 분야의 예제를 템플릿 형태로 제공하고 있어, 사용자가 이를 활용하여 빠르게 BPMN을 적용해 볼 수 있도록 도움을 주고 있다. 다음은 ‘Implementers’로 현재 BPMN을 지원하고 활용하는 산업과 사례를 소개하고 있는데, 생각보다 다양하고 유명한 회사에서 어떻게 활용되고 있는지 확인할 수 있다.   그림 2. 다양한 예제를 보여주는 Examples   그림 3. 사례를 보여주는 Implementers   마지막으로 ‘BPMN MIWG’에서는 BPMN 표준을 준수하고 상호 모델을 교환하고 위한 목적으로 다양한 툴(소프트웨어)을 소개하고 비교 분석을 수행하고 있다. 우리가 여기서 관심 있게 살펴보려고 하는 것은 ‘View current test results on various tools’의 내용이다. 개인적 취향 및 선호도에 따라 모델링을 하기 위한 툴을 선택할 수 있지만, 대부분 표준을 잘 준수하고 있어서 표준 모델링의 경우 선택의 차이는 크지 않을 것으로 생각된다. 그래서 BPMN 모델을 작성하기 위해 우리는 상대적인 차이가 크지 않지만 인지도가 높은 ‘Camunda Modeler’를 선택하였다.   그림 4. 다양한 모델러에 대한 표준 및 상호 모델 교환 수준에 대한 정리     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

BPMN을 활용하여 제품 개발의 소통과 협업 극대화하기 (2)   지난 호에서 비즈니스 프로세스 모델링(Business Process Modeling)이 필요한 이유에 대해 살펴보았다. 이는 최근의 제품 개발이 복잡한 절차와 다양한 참여자, 그리고 광범위한 자원의 투입으로 시장의 변화에 빠르고 능동적으로 대응해야 하는 상황이기 때문이다. 이는 결국 주요 참여자들이 정보를 빠르게 추적하고 효율적인 의사결정을 수행하는 환경을 요구하고 있는데, 그동안 익숙하고 편하게 사용해온 오피스(문서) 기반, 특히 엑셀을 활용한 WBS 관리 및 간트(Gantt) 차트 작성으로는 이러한 대응에 한계가 있다는 점을 정리해 보았다. 이번 호부터는 BPMN(Business Process Modeling Notation)에 대해 알아보고, 어떠한 특징과 장점이 있는지 파악해 보고자 한다. 이를 통해 우리에게 요구되는 최근의 제품 개발 환경에 어떻게 적용해 나갈 수 있는지 차근차근 파악해 보도록 하자.   ■ 연재순서 제1회 비즈니스 프로세스 모델링이 필요한 이유 제2회 BPMN은 무엇일까? 제3회 비즈니스 프로세스 모델링을 배워보자 제4회 간단한 제품 개발 프로세스를 디자인해보기 제5회 클라우드 서버 환경에서 BPMN을 연결하는 설루션 탐구   ■ 윤경렬 현대자동차 연구개발본부 책임연구원   ■ 가브리엘 데그라시 이탈리아 Esteco사의 프로젝트 매니저   BPMN은 비영리 컴퓨터 산업 표준을 연구하고 제정하는 OMG(Obejct Management Group)에서 개발하여 오픈소스로 배포하는 개방형 정보 표준 체계이다. BPMN 1.0은 2006년에 릴리스되었으며 지속적인 업그레이드를 통해 2011년에는 BPMN 2.0이 발표되었다. 현재 활용되고 있는 중요한 기능들의 모습이 이때부터 갖추어지게 되었는데, ISO(International Standard Organization) 및 IEC(International Electotechnical Commisson)는 BPMN 2.0을 2013년 ISO/IEC 19510:2013로 명시하여 국제 표준으로 지정하게 되었다. 이제부터는 BPMN이 무엇인지 하나씩 살펴보도록 하자.    BPMN의 구성 요소   그림 1. BPMN의 기본 구성 요소 1   그림 2. BPMN의 기본 구성 요소 2   우선 BPMN의 구성 요소를 살펴보면 participants(참여자 또는 행위대상의 구별), sub-process(하부 프로세스), task(수행업무), gateways(논리적 선택), data(데이터 객체 및 스토리지), events(이벤트) 등 종류도 많고 다양한데 활용하는 방법 또한 무궁무진하다.  우리는 BPMN의 구성 요소를 하나하나 상세하게 분석하는 것이 목표가 아니므로, BPMN의 간단한 작성 예제를 통해 주요 기능과 특징을 개괄적으로 파악해 보고자 한다.   엔지니어링 프로세스의 BPMN 모델링 간단한 엔지니어링 프로세스(요구사항 – CAD 입수 – 해석 모델링 – 베이스 해석 – 민감도 해석 – 최적화 해석)에 대한 BPMN 모델링을 <그림 3~4>와 같이 구성하였다.    그림 3. 엔지니어링 프로세스의 모델링 1   그림 4. 엔지니어링 프로세스의 모델링 2   이 프로세스는 사용자가 요구사항 태스크(enter requirement)를 처리한 이후 도면 준비 태스크(prepare CAD design)를 수행하고, 해석 모델링 태스크(prepare FEA design)와 비용 계산 모델 태스크(prepare cost model)를 병행 게이트웨이(parallel gateway)로 처리한다. 다음에는 베이스 해석 태스크(run baseline design)를 수행하게 되는데, 이는 시스템 또는 자동화가 수행할 수 있는 서비스 태스크로 정의할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

제품 개발 혁신을 가속화하는 크레오 파라메트릭 11.0 (11)   크레오 파이핑 및 케이블링 익스텐션(Creo Piping and Cabling Extension : PCX)은 다양한 종류의 산업과 유형의 파이핑 및 케이블링을 지원하여 전체 설계 프로세스를 간소화하고 가속화하는 크레오의 모듈이다. 이번 호에서는 지난 호에 이어 크레오 파이핑에 대해 알아보자.   ■ 김주현 디지테크 기술지원팀의 차장으로 크레오 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 홈페이지 | www.digiteki.com   크레오 파이핑은 라이브러리를 이용하는 사양 설계(Spec_driven)와 비 사양 설계(Non_Spec_driven)로 나눌 수 있다. 이번 호에서는 라이브러리를 이용한 사양 설계로 파이핑을 생성해보자. 사양 제어 파이핑 모듈에서는 파이핑 라이브러리를 기반으로 복잡한 파이핑 시스템을 설계를 할 수 있다. 이 파이핑 시스템을 설계하려면 먼저 사양 제어 파이핑을 설정해야 한다. 파이핑 설계에는 라이브러리 데이터베이스가 있으며, 이를 기반으로 필요 시 회사 별 사항에 맞게 추가할 수 있다. 그러면 지금부터 예제를 통해 파이핑에 대해 알아보자. 어셈블리 파일을 열어 파이핑을 연결하고자 하는 시작과 끝을 각각 확인한다. 예제에서는 그림과 같이 ‘PORT0’에서 ‘RETURN’으로 파이핑을 생성한다.     가장 먼저 메뉴의 ‘응용 프로그램’에서 ‘파이핑’을 선택한다.     파이핑 메뉴에서 ‘사양 제어’를 선택한 후 ‘파이프 생성’을 클릭한다.     ‘파이프라인 만들기’ 창에서 크기와 번호, 이름을 입력한다. 인슐레이션이 필요하다면 미리 선택한다.     ‘확인’을 누르면 방금 만든 어셈블리가 생성되며 활성화되는 것을 볼 수 있다. 먼저 시작 부분에 피팅을 삽입한 후 파이프라인을 만들어보자. 메뉴에서 파이핑 → 피팅 삽입을 클릭한다.     그림과 같이 여러 종류의 피팅을 제공하며, 필요한 피팅을 선택한다.     피팅 유형은 플랜지로 선택하고, 시작 좌표계를 그림과 같이 선택한다.     모두 설정한 후 ‘확인’ 버튼을 클릭하면 그림과 같이 플랜지가 생성된다.       ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

제품 개발 프로세스의 변화를 이끄는 MBD   MBD(모델 기반 개발)는 자동차 업계에서 화제가 되고 있는 가상 시뮬레이션이다. 기존의 방식보다 비용 절감과 개발 공정의 단축을 실현할 수 있다. MBD는 자동차 업계를 중심으로 제조 현장에서 주목을 받고 있는 개발 방법이다. 이번 호에서는 MBD의 정의, MBD의 중요성 및 CAE와의 차이, MBD의 장점과 단점을 설명한다.    ■ 오재응 LG전자 기술고문, 한양대학교 명예교수   MBD는 ‘모델 기반 개발’ MBD(Model Based Development)는 컴퓨터에 현실과 동일한 모델을 만들고 개발 및 검증하는 방법이다. 가상 시뮬레이션에 의해 개발의 효율화를 실현할 수 있다. 종래의 개발이나 검증에서는 종이의 사양서를 확인하면서 설계하고 완성 후에 사양서를 보면서 검증하는 사이클이었지만, MBD는 매트랩(MATLAB), 시뮬링크(Simulink) 등의 소프트웨어를 사용해 컴퓨터 상에 ‘움직이는 사양서’라고 불리는 모델을 만들고 개발과 검증을 동시에 진행한다. 매트랩과 시뮬링크의 차이점은 다음과 같다. 매트랩 : 수치 계산이나 데이터 해석 등에 적합 시뮬링크 : 시뮬레이션이나 테스트 환경 구축 등에 적합 MBD에서 제어 장치 및 제어 대상을 모델화하여 그 모델에 기반한 개발을 수행하는 기법으로, 매트랩/시뮬링크를 이용한 모델을 작성하고 검증하는 프로세스를 <그림 1>에 나타낸다.   그림 1. 매트랩/시뮬링크를 이용해 모델을 작성하고 검증하는 프로세스   따라서 지금까지의 개발 방법과 달리 제품을 만들지 않고 검증할 수 있게 되므로, 테스트나 분석을 여러 번 반복하여 품질 향상으로 연결된다. 또한 검증에 소요되는 비용과 비용을 줄일 수 있다는 것도 큰 장점이다.(그림 2)   그림 2. 모델 기반 개발 프로세스   MBD는 주로 자동차 업계 등에서 중요시되고 있는 개발 방법 실제로 자동차를 만들어 검증을 반복하면 막대한 비용이 들기 때문에, MBD로 업무를 진행하고 있는 케이스는 적지 않다. 또한 자동차 업계뿐만 아니라 항공 업계와 우주 산업, 의료 기기, 산업용 로봇 등에서도 도입되고 있다. 요즘에는 자율 운전이나 환경에 대한 배려 등 니즈의 변화나 다양화가 진행되고, 자동차의 제조도 복잡해지고 있다. 경쟁사보다 뒤떨어지지 않도록 개발 사이클을 가속화하는 것도 드물지 않다. 배기가스 규제 등을 클리어할 필요도 있다. 이러한 배경으로 비용 절감과 개발 프로세스의 단축화를 실현할 수 있는 MBD는 주목을 받고 있다. 한편, MBD가 맞지 않는 분야도 있다. 예를 들어, 스마트폰의 앱이나 오피스 워크에서 이용하는 소프트웨어 등 제어를 수반하지 않는 소프트웨어 개발에는 적합하지 않다. MBD는 실제 기계의 품질 향상과 시스템 안전을 위해 효과적이지만, 이러한 소프트웨어는 실제 기계가 필요하지 않기 때문이다.   CAE와의 차이 MBD는 컴퓨터에서 검증을 수행하는 CAE(Computer Aided Engineering)와 유사한 기술이지만, 각각의 사용 목적이 다르다. CAE의 경우 온도나 진동 등에 변화를 더해 시뮬레이션하는 방법이지만, MBD는 모델을 활용해 제품의 타당성을 검증한다. 엄밀히 말하면 개발 시점에서 CAE를 적용하고 품질 향상과 개발 기간을 단축하는 것이 MBD이다. CAE는 시뮬레이션하고 설계에 피드백하기 때문에 설계의 업스트림에 위치하지 않는다.   MBD에는 다양한 이점이 있음 MBD의 주요한 이점은 개발 단계에서 시뮬레이션을 할 수 있고 개발 기간을 줄일 수 있다는 것이다. 여기에서는 MBD의 장점을 자세히 살펴본다.   즉시 시뮬레이션 가능 MBD의 장점은 기존 개발 프로세스보다 조기에 시뮬레이션을 할 수 있다는 것이다. MBD는 종이의 사양서가 아니고, 움직이는 사양서가 되는 모델을 만들어 개발도 검증도 곧바로 행할 수 있다. 모델을 작성함으로써 기존의 방식으로 필요했던 시뮬레이션에 걸리는 공수가 줄어들어 횟수를 늘려 품질 향상으로 이어질 것이다. 또한, 시뮬레이션에 관여하는 인건비를 줄일 수 있는 메리트도 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.