다쏘시스템은 이탈리아의 우주발사체 추진 기술 기업인 아비오(Avio)가 자사의 모든 프로그램 관리를 디지털로 전환하기 위해 3D익스피리언스 플랫폼을 도입했다고 발표했다. 우주 산업 내 지속 가능성 강화를 핵심 과제로 삼고 있는 아비오는 이번 플랫폼 도입을 통해 자동화되고 지능적이며 데이터 기반의 엔지니어링 및 제조 프로세스를 구축하게 됐다. 이를 통해 기술적으로 진보된 우주 설루션 개발을 보다 신속하고 효율적으로 추진할 수 있게 됐다.     아비오와 협력사 등 공급망 전반에 걸쳐 사용자들은 주요 유럽 우주 프로그램에 사용되는 발사체, 추진 시스템, 페이로드 어댑터 등의 설계 및 제작 과정에 필요한 효율성, 표준화, 품질 및 규제 준수 수준을 새로운 차원으로 끌어올릴 수 있게 됐다. 아비오는 3D익스피리언스 플랫폼 기반의 다쏘시스템 산업 특화 설루션인 ▲ 위닝 컨셉(Winning Concept : 경쟁력 있는 콘셉트 창출) ▲ 코-디자인 투 타깃(Co-Design to Target : 목표 지향형 공동 설계) ▲ 레디 포 레이트(Ready for Rate : 양산 준비) ▲ 빌드 투 오퍼레이트(Build to Operate : 운영 중심 구축)를 도입해 팀과 공급업체, 협력사 간 협업을 강화할 계획이다. 실시간 데이터가 적용되는 가상 환경을 통해 보다 정밀하고 긴밀한 협력이 가능해질 전망이다. 아비오는 이번 디지털 전환을 통해 개발 기간 단축과 운영 비용 절감을 통한 생산성 향상, 설계 및 제조 프로세스의 정밀도 제고를 통한 품질 개선, 신기술·신제품의 빠른 시장 출시를 위한 혁신 가속화, 그리고 통합된 가상 생태계 기반의 효율적인 프로젝트 관리 등을 기대하고 있다. 다쏘시스템의 데이비드 지글러(David Ziegler) 항공우주 및 국방 산업 부문 부사장은 “항공우주 분야의 국제적인 혼란은 기업들에게 더 빠르고 지속가능한 혁신에 대한 압력을 가하고 있다”면서, “이는 아비오와 같은 기업들이 업계 유일의 비즈니스 경험 플랫폼을 채택하여 사업을 변화시킬 새로운 기회를 의미한다”고 전했다. 그는 이어 “다쏘시스템의 3D익스피리언스 플랫폼은 차세대 제품과 서비스를 신속하고 효율적으로 개발하고 생산하기 위한 역량을 통합한다”고 덧붙였다.

항공 우주 분야의 CAE 활용 사례   이 글에서는 항공 우주 분야에서 실제 업무에 다양하게 적용되고 있는 구조 음향 해석 프로세스 및 실제 사례를 소개한다.   ■ 정찬희 헥사곤 코리아 디자인 및 엔지니어링 BU의 이사로, 음향 해석 전문 소프트웨어인 Actran의 PreSales/Tech Support/Consulting SVC를 담당하고 있다 홈페이지 | www.hexagon.com   일반적으로 구조물 설계에 있어서 음압에 의한 구조 손상은 거의 고려하지 않는다. 하지만 우주 발사체는 이륙시에 160~200dB에 이르는 매우 높은 음압이 발생하기 때문에, 발사체뿐 아니라 탑재물의 구조적 손상을 일으킬 수 있다. 특히 매우 정밀하고 구조적으로 약한 태양전지 패널이나 안테나같은 경우, 이러한 높은 음압 하에서 음향 피로(acoustic fatigue)에 의한 손상에 취약하다. 우주 발사체나 탑재물은 그 특성 상 제품 단가와 발사 비용이 매우 높고 장기간의 개발 기간이 필요할 뿐 아니라 사고 발생시 인명 손실까지 발생할 수 있기 때문에, 설계 및 검증 단계에서 발사체와 탑재물에 발생하는 높은 음향 하중 하에서의 진동 음향 거동을 예측하여야 한다.   그림 1   액트란(Actran)은 구조물의 구조 음향 거동을 정확하게 예측할 수 있는 전문 음향 해석 소프트웨어로, 이러한 높은 음향 하중 하에서의 진동 음향 거동을 예측하기 위해 사용되고 있다. 액트란을 이용한 우주 발사체에 대한 구조 음향 해석 프로세스는 <그림 2>와 같다.   그림 2   음향 해석에 사용되는 가진원은 크게 두 종류로, Deterministic 가진과 Random 가진으로 나뉜다. 우주발사체에 적용할 수 있는 Deterministic 가진은 다음과 같다.   구조물에 가해지는 국부하중 및 분포하중 평면파(planewave) 외부 음장 해석으로부터 구해지는 음압 비정상(unsteady) CFD 해석으로부터 구해지는 유체역학적 압력 DFAT(DirectFieldAcousticTesting) 모델   우주발사체에 적용할 수 있는 Random 가진은 다음과 같다.   잔향실(diffuse sound field) 조건(탑재물 대상 masking 효과 고려) 난류경계층조건(turbulentboundarylayer)   앞서 소개한 구조 음향 해석 프로세스는 다양한 항공 우주 분야에서 실제 업무에 적용되고 있으며, 대표적인 사례는 다음과 같다.   베가 발사체 중단 구조물의 구조 음향 해석(Vibro ­acoustic analysis of the interstage structures) 발사시 구조물의 진동과 음향 하중에 의해 발사체의 전자 부품 및 기계 부품의 오작동이 발생할 수 있다. 이를 위해 아비오(Avio)에서는 베가(VEGA) 발사체의 구조 음향 거동을 예측하는 방법론을 개발하고자 하였다. MSC 나스트란(MSC Nastran)을 이용하여 중단 구조물의 동적 거동을 예측하였으며, 액트란을 이용하여 내부 캐비티(cavity)를 고려한 잔향실 가진과 구조가진 하에서 구조물의 거동을 예측한 결과 해석과 실험의 상관성은 높은 수준으로 일치하였다.   ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.