지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어는 지난 2018년 로코드 플랫폼 개발 기업인 멘딕스(Mendix)를 인수한 이후, 기업의 디지털 전환을 지원하는 앱 개발 기술로 로코드(low code)를 내세우고 있다. 지난 2023년 12월 12일에는 캐디언스, 웅진과 함께 진행한 세미나를 통해 디지털 트윈 및 ERP 연계를 중심으로 엔터프라이즈 앱 개발 트렌드와 전략을 소개했다. ■ 정수진 편집장    기업의 디지털 전환 가속화하는 로코드 기술 로코드는 프론트엔드와 백엔드, 데이터의 입출력, 워크플로와 로직 등 애플리케이션의 개발 과정을 시각적 요소의 드래그 앤 드롭을 통해 진행할 수 있는 기술이다. 앱의 개발 비용과 운영 비용을 줄이고 빠르게 출시할 수 있어 디지털 전환의 비용은 줄이고 효과는 높일 수 있다는 것이 로코드 기술의 장점으로 꼽힌다. 가트너(Gartner)에 따르면, 오는 2025년까지 새롭게 개발되는 기업 애플리케이션의 70%가 로코드 기술을 기반으로 만들어질 전망이다. 국내서도 지난 몇 년간 엔터프라이즈 고객을 중심으로 로코드가 확산되는 추세이다. 지멘스의 로코드 플랫폼인 멘딕스는 기업의 애플리케이션 개발 과정을 가속화하는 플랫폼을 지향한다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 김종수 멘딕스 영업대표는 “기업 애플리케이션의 미래는 컴포저블(composable)”이라면서, 기업의 목표에 맞게 템플릿이나 패키지 형태로 제공되는 다양한 기술을 조합해 혁신을 빠르게 추진하는 ‘컴포저블 엔터프라이즈’에서 로코드 기술이 역할을 할 것으로 전망했다. 나아가 AI(인공지능)가 앱을 생성하고 LLM(대규모 언어 모델), 분석 툴, 생성형 AI 등을 융합해 기업의 문제를 해결할 수 있는 ‘로코드 3.0’ 비전을 제시했다. 휴리스틱(heuristics) 기반 로코드가 1세대, AI가 로직을 추천하고 디버깅하는 로코드가 2세대라면, 다음 세대의 로코드는 생성형 AI(generative AI)가 로직을 생성하게 될 것이라는 설명이다.   ▲ 로코드 플랫폼 비전과 전략을 소개한 지멘스 DISW 김종수 멘딕스 영업대표   비즈니스 요구에 빠르게 대응하는 앱 개발 환경 혁신 멘딕스는 애플리케이션 개발과 운영 비용 절감, 민첩성 향상, 신기술 도입 등을 통해 컴포저블 엔터프라이즈를 위한 로코드를 지향한다. 그리고 ▲비즈니스 요구사항에 맞춰 앱 개발/운영/배포를 빠르게 진행 및 자동화하는 ‘비즈니스 데브옵스’ 구현 ▲기업의 코어 시스템에 패키징된 비즈니스 컴포넌트를 결합하는 형태의 마이크로서비스 기반 아키텍처 구축 ▲퍼블릭과 프라이빗을 포괄하는 클라우드 네이티브 환경에서 기술과 비즈니스 결합 등의 접근법을 내세우고 있다. 이번 세미나에서 지멘스는 여러 산업의 멘딕스 적용 사례도 소개했다. 금융 분야에서는 수백 개의 앱을 현대화하려는 글로벌 기업이 멘딕스를 활용해 쿠버네티스(Kubernetes)로 구축함으로써 빠르게 클라우드 기반으로 앱을 이전하는 한편, 디지털 금융을 실현할 수 있는 토대를 마련했다. 반도체 장비 기업에서는 멘딕스 로코드 및 쿠버네티스를 도입해 30여 개의 애플리케이션을 전 세계 1만 4000명 사용자로 확장할 수 있었다. 에너지 기업에서는 IoT(사물인터넷) 기반의 전기 충전기 유지보수나 컴퓨터 비전 기반 품질 관리 등의 프로세스를 클라우드와 로코드로 구현함으로써, 개발 속도는 12배 높이고 개발 비용은 절반으로 줄일 수 있었다. 김종수 영업대표는 “많은 기업의 공통된 요구사항은 다양한 데이터의 통합 관리”라면서, 이를 위해 AI 서비스의 조합, 시뮬레이션과 결합된 디지털 트윈 등을 통해 비즈니스 문제를 해결하는 데에 초점을 맞춰야 한다고 전했다. 또한 멘딕스는 지멘스 솔루션뿐 아니라 AWS, SAP 등의 솔루션과 연결할 수 있는 다양한 커넥터를 제공한다고 덧붙였다. 지멘스는 로코드 3.0을 대비해 생성형 AI와 머신러닝을 결합한 앱 개발/운영/배포 환경을 구축할 수 있도록 개발 킷을 배포하면서, 로코드가 추구하는 비전을 강화하는 방향으로 생성형 AI를 활용하도록 지원하고 있다.   ▲ 멘딕스와 시뮬레이션 데이터를 연계한 디지털 트윈   디지털 트윈 연계 및 기업 시스템 현대화 사례 소개 이번 세미나에서 캐디언스는 제조 솔루션과 멘딕스를 연계해 교반기의 디지털 트윈을 구축한 사례에 대해 소개했다. 교반기는 모터와 블레이드 등의 구성요소가 장기간 안정적으로 운영하기 위한 최적화를 필요로 한다. 반면에 내부의 유동 현상을 실시간으로 관측하기가 어렵고 시험을 반복하는 과정의 시간과 비용이 드는 어려움이 있어서, 설계 초기부터 CAE 해석이 쓰인다. 캐디언스는 교반기를 축소한 시스템을 디지털 트윈으로 재현하고, 멘딕스를 통해 해석 데이터를 연결함으로써 실시간 디지털 트윈을 만들었다. 교반기의 형상과 부품 정보를 3D 모델로 확인할 수 있고, 아메심(Amesim)/스타-CCM+(STAR-CCM+)/심센터 3D(Simcenter 3D) 등의 해석 데이터 및 데스트 데이터를 연결해 교반기의 작동과 교반기 내 유동현상을 실시간으로 확인할 수 있다. 그리고 시뮬레이션 데이터를 기반으로 회전수 등 최적의 제어 방법을 사용자에게 제안한다. 캐디언스의 이원재 주임은 “디지털 트윈의 이점은 공정의 잠재적인 문제나 비효율을 사전에 확인하고, 설계를 위한 물적/인적 자원의 투입을 최적화할 수 있는 것이다. 이를 통해 전체 제품 개발 과정의 속도를 높일 수 있다”고 전했다. 웅진의 신상철 DCS 사업본부장은 SAP와 멘딕스를 연계한 기업 시스템의 현대화 사례를 소개했다. 국내 한 에너지 기업에서는 웹 UI와 백엔드 서비스를 포함한 레거시 시스템을 마이크로서비스 아키텍처 기반으로 이전하기 위해 멘딕스 플랫폼을 활용했다. 신상철 본부장은 “주요 로코드 플랫폼을 비교했을 때 멘딕스가 전반적으로 무난하며 다양한 환경을 지원을 지원한다. 또한 멀티 디바이스 환경을 고려한 개발이 가능한 것을 포함해 다양한 엔터프라이즈 환경에 로코드 개발을 적용할 수 있다”고 전했다. 이외에도 신상철 본부장은 “로코드 플랫폼은 순서도 형태로 개발 과정을 시각화해 결과물의 예측이 쉽다는 장점이 있다”면서, 시스템 개발에 드는 시간을 줄이면서 기존 시스템의 변경을 최소화할 수 있었고 소개했다. 또한, “로코드 플랫폼으로 제작하는 코드의 품질에 관한 우려도 있는데, 일정한 수준의 코드 표준화가 가능하며 우려했던 것보다 코드의 품질이 높다”고 설명했다.   ▲ 멘딕스와 SAP 솔루션을 연계한 시스템 현대화 사례     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

■ 개발 : DEM Solutions, www.edemsimulation.com ■ 주요 특징 : 입자 거동 해석 소프트웨어로 CFD, MBD, FEA 등 상용 CAE 소프트웨어와 Coupling 해석, API를 이용한 사용자 정의 물성/외력/입자생성 컨트롤, 최신 GPU를 활용한 해석 속도 향상, 다양한 접촉 모델 및 물성 DB 제공 ■ 사용 환경(OS) : 윈도우 7/8/10 프로페셔널 이상(64 비트), 레드햇 엔터프라이즈 리눅스 6/7(64 비트) ■ 시스템 사양 : 4GB RAM(12GB 이상 권장), 인텔 코어 i7 또는 제온 5600 시리즈 CPU(제온 E5 시리즈 12 코어 이상 권장), AMD 라데온 512MB 또는 엔비디아 지포스 512MB 그래픽카드(AMD 파이어프로 V5800 또는 NVIDIA GTX 1080 이상 권장), 10GB 하드디스크(500GB 이상 권장) ■ 공급 : 넥스트이엔에스, 070-8796-3000, www.nens.co.kr 영국 DEM 솔루션즈(DEM Solutions)는 2006년 최초로 상용 입자 거동 해석 소프트웨어인 EDEM을 출시한 이래 올해 EDEM 2018을 출시하였다. EDEM은 이번 업데이트를 통해서 완성된 범용 입자 거동해석 소프트웨어가 되었다. 국내에서는 2006년부터 넥스트이엔에스에서 판매와 기술지원을 제공하고 있다. 넥스트이엔에스는 CFD, MBD, FEA 분야 전문 엔지니어로 구성된 기술지원 팀을 운영하고 있어 산업 각 분야에 적합한 기술지원 및 컨설팅을 수행하고 있다. EDEM 2018은 이산요소법(Discrete Element Method)을 이용한 입자 거동 해석 소프트웨어이다. 이산요소법은 입자간 반발력에 의한 운동량 계산을 통해 이루어진다. 그동안 컴퓨팅 파워가 받쳐주지 못해서 활용도가 적었지만, 하드웨어의 발전은 이산요소법의 새로운 전기를 마련하게 해 주었다. 또한, EDEM은 탄탄한 이론적 배경을 바탕으로 입자 관련 최신이론들을 접목해 정도 높은 해석 결과를 산출하고 있다. 특히 영국 에든버러 대학 연구팀과의 지속적인 협력을 통해 이번 EDEM 2018에도 최신 알고리즘이 탑재되었다. EDEM 2018은 통합된 GUI를 통해 전처리, 솔버, 후처리 기능을 수행할 수 있는 올인원 소프트웨어이다. 초급 사용자도 쉽게 접근할 수 있는 심플한 트리 구조가 특징으로, 1~2일의 기본 교육으로 충분히 사용 가능하다. ■ 전처리 모듈인 EDEM Creator는 접촉 모델, 입자 정보, 지오메트리 정보, 입자 생성 정보 등을 입력한다. ■ 솔버 모듈인 EDEM Simulator는 입자의 거동을 해석한다. 가장 큰 특징으로는 유저의 목표에 맞게 조건들을 변경하여 사용할 수 있는 EDEM 오픈소스 API(Application Programming interface)를 통한 사용자 정의 추가 기능이 있다. 그 외에도 시중에 사용되고 있는 CFD, MBD, FEA 전문 CAE 소프트웨어와 커플링하여 계산을 수행할 수 있다. ■ 후처리 모듈인 EDEM Analyst는 입자 해석 결과를 분석할 수 있는 다양한 기능을 통해 시각화 및 정량화를 수행한다. 다양한 뷰와 옵션을 통해 동영상과 그래프를 직접 작업할 수 있는 강력한 후처리 기능을 제공한다. EDEM 2018의 특장점 오픈소스 API로 다양한 모든 물리 현상 구현 EDEM 2018은 기본 물리 현상의 구현에 초점을 맞추어 개발되어 왔다. 입자가 적용되는 모든 분야에서 일어나는 실제 현상을 그대로 해석하기 위해 높은 확장성을 갖고 있다. 물리현상을 설명하는 방정식만 있다면 EDEM은 오픈소스 API를 이용하여 사용자 특성에 맞는 조건을 설정할 수 있다. 예를 들어, 시간과 온도에 따른 입자 물성 변화 및 유동장 내 유속에 따른 입자의 부피, 질량 변화 등 Transient한 물성의 변화나, 다양하고 복잡한 공정의 조건들을 세팅하여 시뮬레이션이 가능하다. 최근에는 소결 공정이나 나노 코팅, 철강의 용융공정, 섬유조직의 거동, 폭발물 및 삭마 현상 등 첨단의 해석 분야를 개척하고 있다. ▲ EDEM을 이용한 알약 코팅 해석 사례 EDEM 2018은 오픈소스 API를 이용해서 동역학 전문 소프트웨어 없이도 동역학 거동을 구사할 수 있다. 동역학 거동에서 중요한 것은 단순한 강체 거동의 모사가 아니라 하중과 질량에 의한 관성력의 모사이다. EDEM은 간단하게 이런 기능을 구사할 수 있다. ▲ EDEM을 이용한 굴삭기 버킷의 거동 해석 사례 정확도를 추구하는 강력한 입자해석 입자의 기본적인 거동에 국한된 분야 이상으로 '깊이 있는 연구'를 위해서 EDEM 2018은 높은 확장성과 검증된 물리 엔진을 갖고 있다. 겉으로 보이는 비주얼보다 더 정확한 해석결과가 중요한 산업 현장에서 검증된 많은 연구 결과가 뒷받침하고 있다. 빠르게 대응해야 하는 산업현장에서 또한 중요한 것은 해석 속도이다. 해석 효율성을 고려할 때, 아직까지 대규모 입자해석에 다면체 형상을 적용하는 것은 실험실 수준의 연구에 적합한 상황이다. 입자의 모남정도(angularity)는 내부 파라미터를 통해 충분히 구현이 가능하다. 구형입자의 조합으로 얻어 낼 수 있는 해석 효율성은 또 하나의 차별점이다. ▲ 입자 형상에 따른 컴퓨팅 코스트 비교 정확히 검증된 분쇄 관련 물성 입자의 분쇄에서 분쇄되는 형상을 비주얼하게 보여주는 것보다 입자의 강도를 물리적으로 구현하여 실제 실험과 높은 일치성을 갖는 것이 중요하다. 다음 그림은 실제로 연구소에서 발표된 입자 분쇄 해석의 결과이다. 정확도가 검증되었으며, 실제 현상을 그대로 모사하고 있다. ▲ EDEM을 이용한 분쇄 해석 물성 데이터베이스 기본 탑재 입자해석의 신뢰도를 결정짓는 입자의 벌크(Bulk) 물성치는 실험을 통해서 구하게 되지만, 모든 해석 엔지니어가 실험을 병행하기는 어렵다. EDEM은 수 천가지의 재료에 대한 실험기반 물성 데이터베이스인 GEMM(Generic EDEM Material Model)을 제공한다. GEMM은 IMechE Bulk Materials Handling Award에서 혁신상을 받았다. GEMM은 신뢰도 있는 물성을 제공하고 있으며, GEMM이 기본으로 탑재되어 있는 EDEM은 입자해석의 정확도를 높인다. ▲ EDEM에 기본 탑재되어 있는 물성 DB GEMM 20여 가지의 접촉 모델 탑재와 지속적인 업데이트 입자해석에서 입자의 집합체가 갖는 물성은 접촉 모델에 의해 결정된다. 다양한 접촉 모델은 DEM 소프트웨어의 핵심 역량이며, EDEM은 진보적인 연구인력을 바탕으로 해마다 독자적인 접촉 모델 개발에 성공하고 있다. EDEM은 물리적으로 구현할 수 있는 모든 입자의 거동을 표현할 수 있다. 점착력, 열전달, 본딩에 의한 결합, 전자기력, 그리고 섬유에 대한 거동까지 완벽하게 수행한다. EDEM 2018에 추가된 Edinburgh Elasto-Plastic Adhesion Model(EEPA)은 Cohesive한 입자의 이력(History) 의존성과 주요 특성 거동을 구현한다. Cohesive한 입자의 유동이나 핸들링에 있어서 입자가 이미 받았던 응력의 이력은 매우 중요한 인자이다. EEPA는 선형 및 비선형 모드 둘다 제공되며, 다양한 압축 공정 및 성형 공정에 활용될 수 있는 강력하고 검증된 모델이다. ▲ EDEM의 접촉 모델 개요 ▲ EDEM의 섬유 입자 거동 구현 EDEM 2018의 새로운 진화 대량 입자 시뮬레이션을 위한 기본 툴킷 탑재 Large Scale Bed Generation Tool EDEM 2018에서는 재료 베드(Material Bed) 생성 기능을 Creator에 탑재하여 보다 더 쉽게 사용할 수 있다. 재료 베드는 많은 입자들을 생성하여 지반 등을 구현할 때, 최소한의 입자 블록을 만든 뒤 마치 복사/붙여넣기를 하듯 베드를 생성하는 기능이다. 기존에 시도하지 못했던 대규모 베드를 생성할 수 있으며, 지반, 건설, 토목 분야에 활용도가 클 것으로 예상된다. ▲ EDEM의 Material Bed Tool Soils Starter Pack 토양은 다양한 점성과 가소성을 가진 재료이며, 각각의 고유한 물성 변수를 갖고 있다. EDEM 2018의 Soil Starter Pack에는 물성이 적용된 입자(Particle)가 이미 탑재되어 있다. 또, 자주 이용하는 특정 물성의 경우 필요 시 불러서 쓸 수 있도록 사용자 정의 물성 라이브러리를 제공한다. ▲ EDEM의 Soils Starter Pack 개요 ▲ EDEM의 Soils Starter Pack의 제공 물성 종류 해석 영역만 활성화하는 Dynamic Domain 기능 EDEM 2018은 시뮬레이션 계산 영역으로 도메인을 설정할 수 있다. 고정된 하나의 도메인만 영역을 지정할 수 있다면 입자의 수가 많은 경우 시뮬레이션이 비효율적일 수 있다. EDEM 2018에서는 활성 영역만 도메인을 지정할 수 있다. Dynamic Domain은 MBD 커플링에서 통합할 수 있어 지오메트리의 동작에 연계하여 거동한다. 이 기능으로 인해 해석 시간 비용이 현저히 감소하게 되며, 보다 큰 입자 재료 베드를 만들 수 있다. ▲ EDEM의 Dynamic Domain 개요 ▲ EDEM의 Dynamic Domain 기능구현 화면 새로운 전문 CAE 소프트웨어와 커플링 인터페이스 탑재 EDEM 2018은 전문적인 상용 소프트웨어와 커플링을 지원한다. EDEM은 앤시스 플루언트(Ansys Fluent)를 이용한 CFD 커플링해석, 아바쿠스(ABAQUS)와 앤시스 등을 이용한 FEA, 아담스(Adams)와 리커다인(RecurDyn), LMS Virtual Lab Motion 등을 이용한 MBD 해석이 가능하다. EDEM 2018에서 업데이트된 커플링은 다음과 같다. ■ 아바쿠스 : 직접적 커플링 인터페이스를 구축하여 간단한 클릭만으로 EDEM 내에 불러들인 지오메트리의 구조해석을 수행할 수 있다. 이 때 구속 조건은 아바쿠스에서 필요에 따라 정의할 수 있다. ■ 리커다인 : 커플링 인터페이스가 제공되며 EDEM에서는 입자관련 세팅을 하고, 리커다인에서는 동역학 거동에 대한 세팅을 한 후 Solve 버튼을 클릭하는 것만으로 입자와 동역학 시스템 간의 커플링 해석이 쉽게 진행된다. 디테일한 개선 기능 Polar Symmetry Conditions EDEM 2018에서는 직교 좌표계에서의 대칭구조와 더불어 원통 좌표계에서의 축 대칭 모델에도 그림과 같이 원하는 영역의 대칭 조건(Symmetry Condition)을 지정할 수 있다. 교반기 등 회전 운동을 하는 입자 관련 해석에 활용도가 높은 기능이다. ▲ EDEM에 탑재된 축 대칭 기능을 이용한 해석 Analyst Data Export EDEM 2018에서는 시뮬레이션이 끝날 때까지 기다리거나 중단하지 않고도 시뮬레이션 진행 중에 데이터를 검토할 수 있다. 해석의 경향을 파악하거나 초기 해석 변수 세팅을 하는 과정에서 유용하게 사용할 수 있는 기능이다. ▲ EDEM의 데이터 내보내기(Data Export) 기능 최신 GPU를 통한 해석 속도 향상 EDEM은 2017버전부터 GPU 솔버를 이용하여 보다 빠른 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 엔비디아와 AMD 등 모든 GPU와 호환이 되며, 싱글 GPU의 적용으로도 충분한 해석 속도 향상을 보여 준다. EDEM 2018에서는 속도가 향상되었으며, API 모델과 Periodic Boundary에서도 GPU 연산이 지원된다. 또한, 자동 메모리 할당 기능이 추가되어 별도의 세팅 없이 GPU 활용의 최적화가 가능하다. EDEM 2018에서는 최신 GPU로서 엔비디아 GP100을 추천하고 있다. GP100은 12 CPU 기준으로 약 10배 이상 속도가 향상되었으며, EDEM 2017에서 추천한 GPU인 GTX1080보다 2.5배 이상 속도가 향상되었다. 다음 그림에서 회색은 Hopper에 입자를 생성하여 토출하는 해석, 주황색은 Mill 장비의 회전 교반에 대한 해석, 파란색은 Screw Auger 시스템의 재료 이송 해석에 대한 벤치마크 테스트 결과이다. ▲ 3가지 해석 예제에 대한 벤치마크 테스트 결과 기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

제조산업의 복잡한 이슈를 맞춤형으로 해결한다 씨메트(www.cmet.co.kr)는 리커다인 중심의 동역학 해석 솔루션을 공급하면서, 제조기업의 현장 이슈를 맞춤형으로 해결할 수 있는 교육과 기술지원을 진행하고 있다. 갈 수록 복잡해지는 제조산업의 제품 개발 환경에 맞춰 CAE 기술을 통해 실질적인 해결 방법을 제시하는 솔루션 기업이 씨메트의 성장 목표이다.  ■ 정수진 편집장 sjeong@cadgraphics.co.kr 동역학 해석 기술력을 중심으로 지속 성장  2006년 3월 설립한 씨메트는 CAE 중에서도 동역학 해석에 집중하고 있는 전문 업체이다. 동역학 중심의 멀티피직스 해석 솔루션인 리커다인(RecurDyn), 입자 기반의 유동해석 솔루션 파티클웍스 (Particleworks), 인체해석 솔루션 애니바디(AnyBody) 등을 공급하면서 다양한 해석 프로젝트도 진행하고 있다.  씨메트의 강경록 대표이사는 “LG산전(현재는 LS산전)에 근무할 당시 3D CAD 및 해석을 도입하면서 CAE에 대한 관심을 갖기 시작했고, 앞으로 CAE 분야가 크게 발전할 것이라고 보았다”면서 CAE와의 인연을 설명했다.  다양한 CAE 영역 중에서도 씨메트의 핵심 역량은 동역학 해석이라고 할 수 있다. 강경록 대표이사는 “동역학 시뮬레이션에 대한 이해도를 바탕으로 고객이 필요로 하고 또 고민하는 부분을 적극 해결할 수 있는 기술 역량을 갖춘 것이 씨메트의 강점”이라면서, “고객이 겪는 문제에 대해 교육과 컨설팅까지 포함해 맞춤형의 구체적인 대안을 제시해 고객 만족도가 높으며, 이러한 노력을 바탕으로 국내 리커다인 판매사 가운데 가장 좋은 성과를 거두고 있다고 자부한다”고 소개했다.  동역학에서 인체 시뮬레이션까지 포트폴리오 강화  리커다인은 동역학 해석으로 시작해 현재는 멀티피직스 기반의 버추얼 디자인 및 디지털 트윈 솔루션으로 확장하고 구조해석, 제어, 최적설계 등을 지원하며, 다른 해석 소프트웨어와의 연계를 통해 제품의 문제점을 사전에 검증하고 성능을 최적화하는데 쓰인다. 또한 리커다인은 파티클웍스와 연계해 유체와 입자의 연성해석도 가능하다. 파티클웍스는 자동차용 감속기의 처닝(churning : 오일을 뿌려 냉각시키는 것) 성능 검증이나 교반기, 전기자동차 모터, 세탁기 등 다양한 분야에서 쓰이고 있다.  씨메트가 국내 공급에 나선 애니바디는 인체의 근골격계를 가상 공간에서 시뮬레이션하는 인체 해석 솔루션이다. 최근 여러 제조산업 분야에서 제품의 성능뿐 아니라 사용자의 감성이나 사용 과정의 피로도 등 인체공학에 대한 관심이 늘고 있다. 이에 따라 인체와 관련한 해석의 필요성도 높아질 것으로 보인다.  강경록 대표이사는 “애니바디는 사람의 제품 사용 환경을 고려한 설계 검증 분야에 활용할 수 있을 것으로 보고 있으며, 실제 시장에서도 요구가 늘고 있는 상황이다. 솔루션 판매뿐 아니라 교육에도 힘을 기울여 연말에는 애니바디 교육센터를 오픈할 계획”이라고 전했다.  ▲ 씨메트는 리커다인, 파티클웍스, 애니바디 등 솔루션을 통해  동역학 해석을 중심으로 입자해석과 인체해석까지 다양한 CAE 기술을 제공하고 있다. 맞춤형 교육으로 제조기업의 문제 해결 지원  씨메트는 매달 한 차례 3일 과정의 리커다인 정기교육을 진행하고 있는데, 기능소개나 사용방법을 익히는데 그치지 않고 리커다인을 통해 실제 사용자의 문제를 해결할 수 있는 맞춤형 교육을 진행하는 것이 특징이다. 예를 들어, TV 스탠드의 해석 자동화 프로세스를 구축해 해석 시간을 단축하거나, 배터리 공정에서의 해석 요구에 대응 해 동역학 해석으로 공정 개선 방안을 교육하기도 했다.  강경록 대표이사는 “과도구간(비선형구간)에서 일어나는 어려운 문제를 해결하는데 동역학 해석이 효과적일 것으로 보고 있다. 실제로 난이도가 높은 해석이나 기존에 정적 구조해석으로 하지 않았던 새로운 문제에 대한 동역학 해석 문의가 많다”고 전했다. 씨메트는 이런 추세에 대응하기 위해 동역학과 구조해석뿐 아니라 제어, 최적 설계, 유체(입자법) 커플링, 서드파티/인하우스 코드와의 연결까지 다양한 맞춤형 교육을 제공하고 있다.  복잡한 제품 개발 이슈, 동역학 해석으로 푼다  씨메트는 정적해석에서 동특성 해석으로 옮겨가고 있는 것이 최근 CAE 분야의 흐름이라고 보고 있다. 산업구조가 단순 제품 개발과 판매에서 벗어나 부가가치를 높이는 쪽으로 변화하면서, 구조해석으로 접근하기 어려운 영역이 늘고 있다는 것이다. 이에 따라 씨메트는 최근 동역학을 기반으로 정밀한 움직임을 해석하는 트렌드가 더욱 넓은 영역에서 확산될 것으로 기대하고 있다.  강경록 대표이사는 “전세계에 제품을 판매하는 글로벌 경쟁에서 인건비와 재료비를 절감하는 방식으로는 살아남기 어렵다. 차별화된 기술을 바탕으로 부가가치를 높여야 한다. 그런데, 구조해석은 한정된 영역을 다루기 때문에 근본적인 가치 차별화에는 한계가 있다. 진동특성이나 감성특성 등으로 차별화하려면 동역학 해석이 필수”라고 짚었다.  ▲ 씨메트 강경록 대표이사는 "동역학 해석은 복잡해지는 제품 개발 이슈를 해결할 수 있는  CAE 기술로 더욱 확산될 것이다. 씨메트는 제조 기업의 경쟁력을 높이는  CAE 기술을 제공하는 역할을 꾸준히 해 나가고자 한다"고 전했다. 기술 경쟁력 높이는 CAE의 가치에 주목  CAE를 비롯한 가상 설계(virtual design)의 개념이 나온 지 20년 정도 되었다. 해석 결과를 설계에 반영하는 과정에서 복합적인 멀티피직스 해석으로 결과를 도출하고 제품 개발에 이를 피드백하는 프로세스가 많은 기업에서 이뤄지고 있는 것이 최근의 흐름이지만, 대기업과 비교해 중소기업에서는 CAE 투자에 대해 부담을 갖고 있는 것도 현실이다.  이에 대해 강경록 대표이사는 “비용 이상의 가치에 대한 인식이 있다면 투자가 가능하지만, 아직은 CAE의 가치에 대한 제조업계의 인식에서 아쉬운 부분도 있는 것 같다. 회사가 갖고 있는 기술의 미래 생존 가능성을 냉정히 따져본다면 CAE에 대한 관심과 투자, 확산은 필수”라면서 “차별화된 기술 경쟁력을 위해 하드웨어/설비뿐만 아니라 소프트웨어에 대한 투자는 더 이상 피할 수 없다. 3D CAD가 30여 년만에 보편화된 것 이상으로 CAE는 빠르게 도입되고 있다. 특히 동적 특성에 대한 이해와 투자는 갈 수록 높은 수준으로 요구될 것”이라고 전했다.  씨메트는 제품을 판매하는 것이 아닌 ‘솔루션을 제공하는 회사’를 추구하면서, 멀티피직스 해석을 포함해 가상 설계에 관한 전반적인 혁신을 돕는다는 계획이다. 특히 애니바디를 통해 사람과 연계한 제품의 해석 솔루션 및 시스템을 구축해 부가가치를 높이는 제품 개발에 도움을 주겠다는 것이 씨메트의 전략이다.  강경록 대표이사는 “대기업 및 중견기업뿐 아니라 중소기업에도 CAE 기술로 도움을 줄 수 있는 방법을 꾸준히 고민하고 있다. 전반적인 CAE 시장의 성장세가 한풀 꺾이는 가운데서도 지속 성장을 확신하고 있으며, 사회와 산업의 변화에 따라 늘어나는 CAE 요구에 계속 대응해 나가고자 한다”고 밝혔다.  기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

  Delta ES(델타이에스, www.deltaes.co.kr)는 지난 6월 15일부터 18일까지 독일 FRIENDSHIP SYSTEMS 사의 박대환 박사가 방한하여, 자사 제품인 CAESESV4.0과 Next Limits사의 XFlowV2014를 연동한 교반기 임펠러 형상 최적화 기술 워크샵을 진행하였다고 밝혔다. 이번 워크숍에서 FRIENDSHIP SYSTEMS 박대환 박사와 Delta ES의 담당 엔지니어들이 함께 교반기 임펠러의 형상최적화를 위하여 CAESES V4.0과 XFlowV2014의 연동해석최적화 프로세스를 정립을 위한 협의가 이루어졌다. CAESES V4.0은 선박분야의 선체설계, 형상모델링 자동화 및 설계최적화를 위해 기존의 상용 CFD 해석 프로그램과 연결하여 시뮬레이션 기반의 최적 설계에 사용되고 있는 범용 CAE 플랫폼이다. CAESESV4.0은 설계 변경 연구, 형상 모델링 자동화 및 최적화를 자동적으로 수행할 수 있다. 기존의 최적화 프로그램들이 주로 최적화 알고리즘을 통한 CAE 프로그램들과의 연동 최적화를 구현하는 것에 반해 CAESES는 sub-surface 모델링, fillet 모델링, meta-surfacemodeling 등을 통해 형상 설계 변경 포인트를 설계자가 설정한 후, 금형 또는 수작업으로 제품을 뽑아낼 수 있는 형상을 구현하는 범위에서 모델링을 자동으로 구현한다. 또한 이를 상용 CAE 프로그램과 연동하여 최적화된 값을 찾아가는 기능을 갖고 있어, 선행설계 단계는 물론, 개발 또는 양산대응 설계 단계에서도 활용할 수 있다. XFlowV2014는 LBM 기반의 meshless CFD 툴로써 CAESES에서 만들어진 STEP 형식의 캐드 파일을 읽어 메시 생성 없이 쉽게 CFD 해석을 진행할 수 있다. 이번 워크숍을 통해 얻은 CAESES – XFlow 최적화 프로세스를 정리하면 다음과 같다. ■ XFlowV2014의 project file을 생성한다. ■ MS Windows OS의 명령프롬프트 창에서 실행되는XFlow의 batch job명령어를 구성한다. ■ CAESESV4.0 설정하기 ∙ 초기의 Geometry 읽어서 수정 알고리즘 생성 ∙ Softwareconnector를 생성하여 수정된 Geometry와 XFlow 연결하기 ∙ 최적화를 위한 목적함수 정의하기 Delta ES의 기술총괄을 맡고 있는 민동호 박사는 “이번 워크숍을 통해 국내 제조산업 분야에 형상설계 자동화 및 CAE 연동을 통한 설계 최적화를 필요로 하는 엔지니어들에게 기술지원 및 교육과 한층 더 높은 고급 사용기술을 제공할 수 있게 되었다.”고 밝혔다. 한편 독일 FRIENDSHIP SYSTEMS사의 CAESES 프로그램은 현재 대우조선해양, 삼성중공업, 현대중공업, STX 등을 비롯한 조선/해양 업체 등에서 사용하고 있으며, 자동차, 중공업, 가전 등의 업체로 그 사용처가 확장되고 있다. Delta ES 는 CAE / CFD 기반의 솔루션 판매와 엔지니어링 컨설팅 및 기술용역 서비스를 제공하고 있는 전문기업으로 2013년부터 독일 FRIENDSHIP SYSTEMS 사의 CAESES 프로그램을 국내 공급하고 있다. 제품 및 사용 기술에 대한 자료는 델타이에스(070-8255-6001, www.deltaes.co.kr)에서 상세히 안내 받을 수 있다.

ANSYS FLUENT를 활용한 교반기의 해석 방안 이번호에서는 앤시스 플루언트(ANSYS FLUENT) 15.0을 활용하여 교반기를 해석하는 방법을 소개하고, 각 방법들 간의 장단점 및 설정 방법에 대해 정리해본다. 김진탁ANSYS 제품의 총판을 담당하고 있는 태성에스엔이의 대리로 CFD 분야의 기술지원, 교육 및 컨설팅을 담당하는 엔지니어로 근무하고 있다.E-Mail | jtkim@tsne.co.kr홈페이지 | http://www.tsne.co.kr 전통적으로 교반기는 단상 또는 다상의 물질을 고르게 섞어주기 위해 사용되는 설비로서 산업 전반에 널리 사용된다. 교반기는 교반의 형식에 따라 탱크 교반기와 유동식 교반기로 크게 나누어지는데, 현재는 대부분이 탱크 교반기이다. 탱크 교반기는 용도나 기능에 따라 내부의 혼합 현상이 매우 상이하기 때문에 임펠러나 교반 용기 등의 내부 형상과 작동 조건을 고려하여 설계되어야 한다. 사용 환경에 따라 최적의 교반 성능을 내기 위해서는 교반기 내부의 유동 특성 및 이에 따른 교반 결과에 대한 분석이 이루어져야 한다. 과거에는 이러한 교반 성능을 실험과 경험에 의한 방법으로 접근해 왔지만, 최근 교반기의 해석 결과를 시간과 공간에 따라 분석할 수 있다는 장점을 바탕으로 수치해석적인 방법이 대안이 되고 있다. 이번 호에서는 앤시스 플루언트(ANSYS FLUENT) 15.0을 활용하여 보다 손쉽게 교반기 해석에 접근할 수 있는 방법을 알아보고자 한다. 해석에 앞서 해석 대상을 다상(Multi-Phase)으로 고려할 것인지, 단상(Single Phase)으로 고려할 것인지를 먼저 결정해야 할 것이다. 우선 다상 모델은 다상의 물질이 혼합될 때나 자유 표면의 변화가 크거나 그 영향이 중요할 때 고려한다. 하지만 해석의 비용이 올라간다는 단점이 있다. 반면 단상은 단상의 물질이 혼합될 때나 자유 표면의 변화와 그 영향이 작을 때 고려한다. 또한 실제로는 다상의 물질을 혼합하는 현상이라도 유동 특성에 초점을 맞추어 단상으로 가정하여 해석 비용을 낮출 수 있으며, DPM(Discrete Phase Model)을 활용하여 그 분포를 추정하는 방법을 통해 정성적인 교반 성능을 평가할 수도 있다. 해석 모델이 결정되었다면 다음으로 교반기에서 가장 중요한 임펠러의 회전을 표현하는 방법을 선택해야 한다. 플루언트는 일반적으로 두 가지 표현법을 주로 사용하는데, MRF와 SMM이 그것이다. 먼저 MRF(Multiple Reference Frames)는 회전 영역과 비회전 영역을 나누고, 회전 영역에 운동량을 주어 회전력을 고려하는 방법이다. 이때 격자는 고정된다. 정상상태 해석에 사용되며 저비용이긴 하지만 격자가 고정되기 때문에 임펠러(Impeller)와 배플(Baffle)간의 상호작용을 올바로 표현할 수 없다. 반면 SMM(Sliding Mesh Model)은 회전 영역의 격자를 실제로 회전시켜 임펠러와 배플의 상호작용을 표현할 수 있다. 다만 격자가 실제로 회전하므로 비정상 상태의 해석만이 가능하고, 이로 인해 해석 비용이 높아진다. 지금부터 단순한 터빈형 임펠러를 대상으로 교반기 해석을 진행할 것이며, 앞서 설명한 방법들에 대한 적용 방법을 설명할 것이다. 진행 순서는 다음과 같다. ■ 다상(Multi-Phase)/MRF Model■ 단상(Single Phase)/MRF Model■ Sliding Mesh Model 가장 먼저 Water와 Air로 채워진 교반기를 VOF(Volume of Fluid) 모델을 이용하여 다상으로 적용하고, MRF 모델을 이용하여 임펠러의 회전을 고려한다. 다음으로 Air 영역을 제거한 뒤 동일한 해석을 단상으로 진행한다. 이 계산은 자유표면의 영향이 작게 설정되어있기 때문에 두 계산의 결과에 차이가 없다. 따라서 사용자는 이러한 경우일 때 계산 비용이 큰 다상해석을 고려하기보다 단상해석을 통해서도 충분히 같은 결과를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 마지막으로 SMM의 설정법에 대해 설명하여 임펠러와 배플간의 상호작용, 또는 시간에 따른 유동(비정상상태)에 관심이 있는 사용자가 참고할 수 있도록 구성하였다. 물론 현재의 계산은 배플이 존재하지 않기 때문에 계산 결과를 포함하지는 않았다. 다상(Multi-Phase), MRF 모델   ◆ 상세 내용은 PDF 파일로 제공됩니다.