주요 디지털 트윈 소프트웨어 이차전지 시뮬레이션, NFLOW   개발 및 자료 제공 : 이에이트, www.e8ight.co.kr   이에이트는 2012년에 설립되었으며 입자 기반 시뮬레이션 디지털 트윈 플랫폼 기술 보유 기업이다. 2014년 자체 기술만을 이용해 국내 최초로 입자 기반 시뮬레이션 NFLOW를 런칭하였고, 2019년 GS(Good Software) 1등급 인증을 받으며 본격적으로 제품을 상용화하였다. 또한, 2021년에는 시뮬레이션 기반 디지털 트윈 플랫폼 NDX PRO를 상용화하는데 성공하여 국내 유일의 자체 기술 디지털 트윈 플랫폼 기업으로 도약하였다.  1. 주요 기능 (1) SPH 솔버 NFLOW SPH는 기존의 CFD가 다루기 어려운 자유표면유동, 대규모 해석 등을 다루기 적합한 솔버이다. SPH는 라그랑지안 좌표계를 기반으로 하여, 연속체인 유체를 입자로 표현되는 좌표 점들의 집합과 그 좌표 간의 상호 작용 관계를 통해 이산화 하여 물리현상을 모의하는 기술이다.  기존 FVM 기반 CFD와 달리 격자를 사용하지 않는 방법으로, 자유 표면 유동이나 변화가 큰 비선형적 문제에 대한 해석에 유리하며, 이산화 된 계산방식으로 병렬처리가 비교적 쉬워 고속연산이 가능하다. 더불어 격자법 대비 자유수면을 해석하는데 있어 메모리 사용이 적고, 간편한 경계처리가 가능하여 대규모 자연재해 시뮬레이션, 복잡한 기어 윤활, 스크류 펌프 내부 유동 해석, 세탁기 내부 부유체 해석 등의 해석에 유리하다.  NFLOW SPH를 활용하여 토석류 흐름, 댐붕괴 해석, 수면 충돌, 탱크 내 슬로싱 해석 등 다양한 시뮬레이션을 수행하였고, 모의실험 등과 비교하여 높은 수준의 정확도를 구현하여 기술력을 인정받았다. (2) LBM 솔버 NFLOW LBM 솔버는 미세한 스케일의 해석에 활용도가 높은 제품이다. LBM은 미시적 스케일의 입자 간 상호작용으로 발생하는 물리현상을 Boltzmann 수송 방정식의 이산화 모델링을 통해 미시적, 중시적, 혹은 거시적 스케일의 물리현상을 예측하는 기법이다.  타 시뮬레이션 기법에 비해 복사 열전달, 다성분 유동, 대류-확산, 상변화 등 시간에 따라 변하는 물리현상을 예측하는데 강점이 있어 기존 방식으로 해결하기 어려웠던 다양한 산업분야에 적용이 가능하다. 상변화 해석은 복잡한 계면 추적 방식이 없어 기존 솔버 대비 계산 비용이 적으며, 농도대류확산, 혼합물 내부의 화학반응, 난류 모델, 복사열전달 등 기존 제품으로는 제공이 어려운 기능이 탑재되어 있다. 이 솔버는 지역적 연산만을 사용하기에 GPU, 멀티 GPU를 이용한 병렬화에도 용이하다.  NFLOW LBM으로는 압축/비압축성 유동, 난류, 열전달, 다상/다성분 모델의 해석 등을 수행하였고, 타 산업군보다 정량적인 해석이 요구되는 전기/전자, 항공우주, 이차전지, 자동차 등의 분야에 활발하게 적용되고 있다.       2. 도입 효과 다양한 산업에서 설계, 운영, 유지보수의 혁신을 가져다 준다. 먼저, 제품 설계와 개발 단계에서는 실제 프로토타입을 제작하기 전에 가상 환경에서 성능을 검증할 수 있어 재료와 생산 비용을 크게 절감할 수 있다. 또한, 설계 변경 및 테스트 과정을 가상으로 반복할 수 있어 제품 개발 주기를 단축시키고, 다양한 조건에서 제품의 성능을 예측하여 최적화를 수행할 수 있다. 운영 측면에서는 운영 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다. 디지털 트윈은 실제 환경을 가상으로 재현해 시스템 성능과 생산 공정을 실시간으로 분석하고 최적화할 수 있도록 지원한다. 이를 통해 예지적 유지보수를 구현해 장비의 상태를 지속적으로 모니터링하고 고장을 사전에 예측하여 불필요한 유지보수를 줄이고 가동 중단 시간을 최소화할 수 있다. 더불어, 실시간 데이터와 시뮬레이션 결과를 활용하면 운영 및 관리 의사결정을 더욱 정확하고 신속하게 내릴 수 있다. 또한, 비용 및 리스크 관리에서도 큰 효과를 발휘한다. 시뮬레이션을 통해 프로젝트 진행 전 다양한 환경과 조건에서 발생 가능한 리스크를 사전에 평가하고 대비할 수 있어 안전성을 높이고 비용 낭비를 줄일 수 있다. 전반적으로, 시뮬레이션 소프트웨어와 디지털 트윈 기술은 효율성과 생산성을 극대화하고 리스크를 줄이며, 기업이 더욱 민첩하고 경쟁력 있는 운영을 수행할 수 있도록 돕는 핵심 기술로 자리 잡고 있다.     상세 내용은 <디지털 트윈 가이드>에서 확인할 수 있습니다. 상세 내용 보러가기

시점 – 사물이나 현상을 바라보는 눈 (7)   지난 호에서는 ‘개별 관찰’, ‘집단 관찰’, ‘확률과 통계’에 관한 주제의 첫 번째 이야기로 ‘개별 관찰’의 의미에 관해서 소개하면서, 어떤 경우에 개별 관찰이 가능하며 효과적인지에 관해서 생각해 보았다. 그리고 이후 소개할 집단 관찰의 의미와 효과를 생각하는 발판으로 삼고자 개별 관찰의 어려움과 한계를 강조하였다. 이번 호에서는 집단 관찰에 관한 이야기를 다루고자 한다. 압력, 온도, 비중, 밀도에 관한 이야기를 시작으로 기체, 액체, 고체의 성질과 온도에 따른 수축·팽창 현상을 살펴본다.   ■ 연재순서 제1회 호기심 제2회 암중모색 제3회 관찰의 시점과 관점 제4회 정적 이미지와 동적 이미지 제5회 변화와 흐름의 관찰 제6회 개별 관찰 제7회 집단 관찰 제8회 확률과 통계 제9회 작용, 반작용, 상호작용 제10회 무엇을 볼 것인가? 제11회 무엇을 믿을 것인가? 제12회 가설, 모델, 이론의 설득력의 시대성   ■ 유우식 웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산 설비 분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재 분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원, 국제문화재전략센터 전문위원이다. 홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 압력은 단위면적에 작용하는 힘을 관찰하는 것   집단 관찰공기를 구성하는 질소(N₂)나 산소(O₂) 분자, 물을 구성하는 물 분자(H₂O), 분자를 구성하는 원자, 원자를 구성하는 양성자, 중성자, 전자 등을 하나씩 구별해서 관찰할 수 있을까? 그런 것이 가능하다면 ‘개별 관찰’이라고 할 수 있을 것이다. 그러나 여러 가지 원소나 물질이 합쳐져 이루어진 집단(예를 들면 사람, 동물, 물건, 집, 책 등)에 인격을 부여해서 관찰한다면 그것은 엄밀하게는 ‘집단’의 특성을 관찰하는 것이므로 ‘집단 관찰’이라고 해야 할 것이다. 일반적으로는 ‘여러 개체가 모인 집단’의 특성을 관찰하는 것도 집단 관찰로 보아야 할 것이다. 지난 호에서도 소개했지만, 대기압 15℃에서 1㎣(1μL)에 들어 있는 공기 분자의 수가 2.69경(京, 1016) 개에 달한다. 심지어 눈에는 보이지도 않는다. 어떻게 개별 관찰을 할 수 있을까? 바람이 부는 것도 장소 간의 압력 차에 의해서 생기는 것이다. 그 바람 속에도 1㎣(1μL)에 2.69경 개의 공기 분자가 들어 있을 것이며 흐름을 따라서 이동한다. 우리는 하루에 약 1만 1000L의 공기를 호흡한다. 1만 1000L는 491mole(몰)에 해당하며 2.96× 1026개의 공기 분자를 호흡작용으로 우리 몸에 빨아들이고 있다. 우리 몸이 대용량 기체 펌프를 보유하고 있는 셈이다. 압력에 관해서 생각해 보자. 압력은 단위 면적 당 수직으로 가해지는 힘이다.(그림 1) 이상기체 법칙은 이상적인 기체를 가정해서 기체 분자의 운동과 온도, 부피, 압력, 분자량과의 관계를 나타낸다. <그림 1>의 왼쪽 아래를 보면 고온 고압의 수증기가 계속 나오는데, 시간이 조금 지나면 눈에 보이지 않게 되고 공기 속으로 사라져 버린다. 원자 또는 분자 하나하나의 특성과 행동을 파악하는 것은 기초과학의 분야에서는 매우 흥미로운 주제이지만 실용적이지는 못하다. 적어도 물을 끓여서 고압의 수증기를 만들어 증기기관의 동력으로 사용하여 산업혁명을 가능하게 했던 것은 집단 관찰 덕분이라고 할 수 있을 것이다.   파스칼의 법칙 - 주사기의 법칙 파스칼의 원리, 파스칼의 법칙 또는 유체압력 전달 원리는 유체역학에서 폐관 속의 비압축성 유체 집단의 어느 한 부분에 가해진 압력의 변화가 유체 집단의 다른 부분에 그대로 전달된다는 내용이다. 이 원리는 프랑스 수학자 블레즈 파스칼(Blaise Pascal)이 정립했다. 그는 과학자나 수학자로 알려졌지만 물리학자, 통계학자, 발명가, 심리학자, 철학자, 신학자, 작가로도 활동했으며, 철학과 신학에 더 많은 시간을 사용했다고 한다. 예전에는 자동차 정비소에 가면 압축공기를 사용해서 자동차를 들어올리는 기구를 많이 볼 수 있었으나, 요즈음에는 대부분 전기로 구동하는 리프트(lift)가 사용되어 이런 원리를 체감하기 어렵다.(그림 2) 자동차 핸들, 유압식 자동차 리프트, 포크레인 등 유압을 사용한 많은 설비에 이러한 원리가 사용되고 있다. 간단하게 이야기하면 넓은 면적에 압력을 가해서 좁은 면적으로 멀리 보내는 주사기의 원리와 같다. 간단한 주사기의 법칙에 여러 가지 가정을 하고 경계조건을 정하고 공식으로 만들어서 논리적으로 소개하니, 그럴 듯한 물리학의 중요한 법칙으로 탈바꿈한 셈이다.  사실 모든 것은 알고 나면 간단한 것인데 알아가는 과정이 쉽지만은 않은 것이 현실이다.   그림 2. 파스칼의 법칙 또는 유체압력 전달의 원리를 설명한 모식도     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

데이터 중심의 효율적인 협업 및 산업 디지털 전환 이끈다   아비바는 데이터 중심의 ‘유니파이드 엔지니어링’ 전략을 앞세워 엔지니어링 워크플로의 효율을 높이고 산업 현장의 애자일한 협업을 지원하는 데에 힘을 기울이고 있다. 아비바의 그레그 파다(Greg Pada) 엔지니어링 총괄 부사장은 산업 프로젝트의 납기/예산 문제를 해소하고, AI 기술 접목 및 사용자 경험 개선을 통해 산업 분야의 디지털 전환을 이끌고 시장을 넓힌다는 전략을 소개했다. ■ 정수진 편집장     엔지니어링 소프트웨어 기업으로서 아비바의 강점은 무엇인지 아비바는 처음부터 지금까지 데이터에 초점을 맞추고 있다. 데이터 중심 철학은 아비바의 시작인 3D CAD 시스템부터 P&ID(배관 및 계측 다이어그램), 스키매틱 드로잉, 3D 등에 이르기까지 모든 분야에서 유지된다. 이러한 접근 방식 덕분에 아비바는 엔지니어링 워크플로를 분석하고 경쟁사와 차별화된 방식으로 엔지니어들이 협업할 수 있도록 돕는다. 협업을 지원하는 과정에서 이런 아비바의 장점이 더욱 돋보인다. 아비바는 데이터를 한곳에 모아 모든 관계자가 쉽게 접근할 수 있도록 함으로써 협업을 가능하게 한다. 같은 회사에 속하지 않은 프로젝트 파트너나 오너, 외주사 등도 데이터를 투명하게 공유할 수 있게 된다. 많은 기업 프로젝트는 글로벌 전문가가 참여해 복잡성을 갖는데, 아비바는 이 과정에서 협업을 효과적으로 지원할 수 있다고 본다.   아비바가 내세우는 ‘유니파이드 엔지니어링’은 무엇이며, 이를 구상하게 된 배경을 소개한다면 ‘유니파이드 엔지니어링(Unified Engineering)’은 모든 엔지니어링 도구와 역량을 통합하여 가장 효율적인 방식으로 협업할 수 있도록 하는 개념이다. 개인적으로는 아비바 합류 전 캐나다에서 엔지니어링 사업을 운영하면서 다양한 규모의 프로젝트를 경험했는데, 이 과정에서 사일로(silo)화된 팀과 다양한 엔지니어링 툴의 사용으로 인한 엔지니어링 툴의 비효율을 체감했다. 예를 들어, P&ID에 정보를 추가해도 다음 단계에는 PDF 파일로 전달돼 정보의 가치가 손실되고, 워크플로의 진행이나 변경 관리가 어려워지는 경우도 있었다. 이런 문제는 협업의 범위가 넓어지면 상당히 복잡해진다. 유니파이드 엔지니어링은 회사원이라면 누구나 사용하는 마이크로소프트 오피스처럼 쉬운 협업 툴을 만들자는 데에서 출발했다. 유니파이드 엔지니어링은 데이터를 쉽게 변경하고 애플리케이션 간에 이동할 수 있는 방식을 엔지니어링 분야에 적용하고자 했다. 유니파이드 엔지니어링에서는 프로세스 엔지니어가 만든 P&ID 심벌을 3D 뷰로 변환해 파이프 설계자가 사용하거나 다른 분야에서도 활용할 수 있다. 또한, 관련 데이터를 유지하면서 3D나 메커니컬 등의 정보를 추가할 수도 있다. 결과적으로 유니파이드 엔지니어링은 프로세스 엔지니어, 기계 엔지니어, 전기 엔지니어, 계측 엔지니어 등 서로 다른 역할을 하는 팀원들이 거의 동시에 협업을 할 수 있도록 한다. PDF 문서로 변환해서 주고받는 대신 동일한 데이터를 보면서 각자 필요한 작업을 수행하며, 시스템이 누가 어떤 데이터를 변경할 수 있는지 제어함으로써 통제력을 유지한다. 이를 통해 워크플로가 애자일(agile)하게 움직일 수 있다. 유니파이드 엔지니어링은 기존의 툴을 연결하는 방식과 공통된 데이터 저장소 및 협업 플랫폼을 제공하는 방식을 모두 포함한다. 파이핑/기계/구조 설계자는 3D 디자인 툴을 사용하는데, 여기에 전기, 계측, P&ID 등을 위한 엔지니어링 모듈이 제공돼 동일한 데이터를 기반으로 각기 다른 용도로 사용하는 것도 가능하다. 유니파이드 엔지니어링의 목표는 프로젝트를 더 잘 수행하고, 예측 가능성을 높이며, 납기 기간을 줄이고, 궁극적으로 전반적인 경쟁력을 높이는 것이다. 전 세계에서 대규모로 진행되는 프로젝트 가운데 적지 않은 수가 납기 지연과 예산 초과 문제를 겪고 있는데, 유니파이드 엔지니어링은 이런 프로젝트를 효율적으로 수행하는 데에 역할을 할 것으로 본다.   ▲ 유니파이드 엔지니어링은 통합된 엔지니어링 환경에서 데이터 기반의 협업을 지원하는 아비바의 전략이다.   아비바는 조선/해양, 플랜트 산업을 중심으로 많이 알려져 있는데, 다양한 산업 분야로 확장하기 위한 전략은 무엇인지 아비바는 에너지 및 석유/가스 산업의 비즈니스 비중이 가장 높고 이어서 조선, 화학 산업에서 시장을 확보하고 있다. 기존의 주력 분야 외에도 발전, 제약, 반도체, 폐수 처리 등 다양한 산업으로 확장을 추진하고 있는 상황이다. 아비바의 소프트웨어는 여러 산업에서 큰 이점을 제공할 수 있다고 본다. 아비바는 유니파이드 엔지니어링 전략의 일환으로 가치 실현 기간을 단축한다는 이니셔티브를 제시하고 있으며, 소프트웨어를 더욱 단순하게 만들어 기업들이 아비바의 소프트웨어를 빠르게 테스트하고 가치를 체감할 수 있도록 돕고자 한다. 또한, 웹 브라우저를 통해 소프트웨어에 접근할 수 있도록 하여, IT 인력이나 데이터 모델링 리소스가 부족한 기업도 쉽게 배포하고 사용할 수 있게 한다. 아비바는 각 산업 분야별로 별도의 소프트웨어를 제공하기보다는, 하나의 소프트웨어를 다양한 산업의 작업 방식에 맞게 구성(configuration)하여 제공하는 방식을 지향한다. 예를 들어, 제약 산업의 펌프나 석유 및 가스 산업의 펌프는 산업마다 워크플로에 약간의 변화가 필요할 수 있지만, 기능이나 산출물 측면에서는 거의 동일하다.   산업 분야에서 디지털 전환이 꾸준한 관심사인 것 같다. 산업 디지털 전환에 관한 아비바의 비전과 전략을 소개한다면 많은 기업이 디지털 전환(DX)을 통해 효율을 높이고, 업무를 더 빠르게 처리하며, 리소스의 활용을 효율화하고자 한다. 그러나 이러한 목표를 달성하는 데 있어 조직의 업무 방식이나 조직 자체를 바꾸는 데 어려움을 겪는다. 디지털 전환은 기업이 과거의 방식을 바꿀 수 있는 기회이며, 아비바와 같은 기업이 제공하는 기술은 이를 가능하게 하는 수단(enabler)이다. 실제로 기술을 도입하더라도 일하는 방식과 기존 체계를 바꾸는 것은 기업이 해결해야 할 과제이다. 모든 조직에는 정보 공유를 꺼리는 사일로 문제가 존재하며, 이는 엔지니어링 분야에서도 마찬가지다. 아비바의 비전은 기술을 강요하는 것이 아니라, 기업 조직의 변화와 업무를 더 쉽게 만드는 도구가 되어야 한다는 것이다. 구글 지도가 보편화되면서 사람들이 종이 지도를 쓰지 않는 것처럼, 산업용 소프트웨어도 직관적이고 저항감 없이 쉽게 사용할 수 있어야 한다. 유니파이드 엔지니어링의 개발 과정에서도 이런 비전이 영향을 주었고, 지금도 꾸준히 개선하고 있다. 산업 디지털 전환을 위한 전략 및 기술 개발 방향은 단일 기술 플랫폼을 통해 AI와 같은 기술을 쉽게 도입할 수 있도록 하는 것이 핵심이다. 엔지니어링 및 운영 등 모든 데이터를 한곳에 통합하고 이를 쉽게 공유 및 사용할 때, 단절된 데이터로는 할 수 없었던 일을 수행하도록 하고 혜택을 제공하겠다는 것이다. 예를 들어, 온도나 재료 등 파이프와 관련된 모든 공정 정보가 엔지니어링 데이터베이스에 있으면, 3D 모델링 시 AI가 온도 변화에 따른 수축 및 팽창을 고려하여 파이프 레이아웃을 하거나 설계자가 더 빠르고 정확하게 설계할 수 있도록 도울 수 있다. 그리고 LLM(대규모 언어 모델)을 활용하여 툴의 사용법을 실시간으로 알려주고, 사용자가 작업을 수행하는 방법을 학습하도록 도울 수도 있다. 기술과 툴의 사용을 최대한 쉽게 만드는 것은 디지털 전환을 가속하고, 아비바가 시장을 넓히는 데에도 도움이 될 것이라고 본다.   엔지니어링 소프트웨어 기술 강화를 위해 최근 아비바가 진행한 파트너십 사례를 소개한다면 아비바의 가장 큰 전략적 파트너십 중 하나는 PLM 공급사인 아라스(Aras)와의 협력이다. 아비바는 주요 산업 시장에서 PLM의 개념을 활용하기 위해 아라스와 협력하여 ‘자산 수명 주기 관리(ALM)’ 개념을 구축하고 있다. 아라스의 데이터 중심 PLM 접근 방식은 아비바의 엔지니어링 데이터에 대한 데이터 중심 접근 방식과 잘 맞는다고 보고 있으며, 이를 통해 조선산업 및 중공업 등의 변경 관리, 리비전 제어, 산출물 제어, 구성 관리 등에서 기존 PLM 공급사보다 더욱 효과적인 설루션을 제공할 수 있을 것으로 기대한다. 또한 아비바는 프로젝트 실행 측면에서 워크팩스(WorkPacks)와 전략적 파트너십을 맺고 프로젝트 워크 패키지(project work package) 개념을 한국의 엔지니어링 및 오너/운영사에 소개하고 있다. 소프트웨어 기업 외에 고객사와 파트너십을 맺고 소프트웨어 개발 및 개선을 진행한 사례도 있는데, 그 중 한 가지가 대규모 티어 원 EPC 기업인 사이펨(Saipem)과의 협력이다. 사이펨은 아비바의 AI 구현 방식을 활용하여 프로세스를 개선하고자 하며, 아비바는 사이펨과 AI 설루션 개발을 위해 협력하고 있다.   한국 시장에 대한 평가 및 향후 한국 시장 전략에 대해서 소개한다면 개인적으로 한국을 매우 좋아하며, 특히 컨슈머 기술 영역에서는 발전이 빠르고 얼리 어답터 성향이 강하다고 생각한다. 반면, 산업 분야에서는 때때로 신중한 접근 방식을 보이는 것 같다. 한국 고객들은 소프트웨어가 제공하는 가장 고도화된 산업 역량을 요구하지만, 클라우드나 IT 보안 등 최신 기술을 도입하는 과정에서 제약이 있기도 하다. 아비바는 한국 시장의 특징을 고려해, 아비바 기술의 사용을 강요하기보다는 고객의 니즈를 효과적으로 충족시킬 수 있는 절충점을 찾기 위해 노력하고 있다. HD현대중공업, 삼성중공업, 한화오션 등 한국의 주요 조선사와 오랜 기간 협력해 왔으며, 엔지니어링 분야에서도 삼성전자, GS건설, LG 등 다양한 기업과 협력하고 있다. 한국 산업이 직면한 인력 부족 등의 문제를 해결하는 데 아비바의 설루션이 큰 기회가 될 것으로 보고 있으며, 한국 시장에서 성장하고 입지를 넓힐 기회가 많다고 판단한다. 더 적은 인력으로도 효율적으로 더 많은 일을 할 수 있도록 지원하는 아비바의 설루션은 한국 기업들이 원하는 방향과 잘 맞는다고 보고 있으며, 한국 시장에서 성공적인 실행과 긴밀한 협력을 통해 성장을 이룰 기회가 충분하다고 생각한다.   같이 보기 : [포커스] 아비바코리아, 산업 지능 기반 디지털 트윈 전략과 미래 제시     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

초보자에서 전문가까지 만족시키는 유동 해석 프로그램 시메릭스MP   시메릭스MP(SimericsMP)는 FVM 기반의 유동 해석 프로그램으로 cartesian 격자를 이용하여 정확하고 빠른 격자 생성 시간, MGI(mismatched grid interface)를 이용한 인터페이스 면 처리, 그리드 디포메이션(grid deformation)을 통한 고체의 움직임 모사 등의 특징을 가지고 있다. 그리고 널리 사용되는 CAD 프로그램에 애드인(add-in)되어 있어, CFD를 많이 접하지 않은 초보자부터 유동 해석을 전문으로 하는 엔지니어까지 넓은 범위를 만족시킬 수 있는 유동 해석 프로그램이다.    ■ 자료 제공 : 케이더블유티솔루션, www.kwtsolution.com   프로그램 구성 시메릭스MP 유동 해석 프로그램은 기능에 따라 다양하게 구성되어 있어 사용자가 사용 범위에 따라 다양하게 선택할 수 있다. 시메릭스MP : 기본 유동 해석 프로그램 시메릭스MP+ : 용적식 펌프를 전문으로 해석하는 유동 해석 프로그램 CAD 애드인 : 다양한 CAD 프로그램 내에서 직접 시메릭스MP 구동 시메릭스MP는 다양한 유동 해석에 적합하다. 기본적인 유동, 열전달, 캐비테이션 등을 쉽게 해석할 수 있으며 복잡한 형상의 유동 해석에 적합하다. 시메릭스MP+는 시메릭스MP에 다양한 템플릿(template)을 적용하여 용적식 펌프 해석, Marine을 통한 선박 해석 등 특수한 목적의 유동 해석에 적합하다. 예를 들면 <그림 1>과 같이 체적을 변형시켜 유동을 발생시키는 다양한 용적식 펌프의 경우, 격자의 생성과 체적의 변형 그리고 움직임에 대한 경계 조건 생성 등이 매우 복잡하고 어려운 것이 현실이다. 하지만 시메릭스MP+의 템플릿은 정지한 부분과 움직이는 부분의 경계 조건과 펌프 내부의 격자를 자동으로 생성해 주어 빠른 세팅을 가능하게 해 준다.     그림 1. 용적식 펌프 해석 예제   마지막으로 시메릭스MP는 다양한 CAD 프로그램에 포함되어 있다. NX, 크레오(Creo), 그리고 라이노(Rhinoceros) 등에 포함되어 있다. CAD 프로그램에 포함되어 있기 때문에 익숙한 GUI(그래픽 사용자 인터페이스) 화면에서 해석이 가능하며, 해석에 익숙하지 않은 설계 엔지니어가 CFD를 시작할 때 유용하다.   프로그램 특징 시메릭스MP 프로그램의 특징은 다음과 같이 정리할 수 있다.  빠른 격자 생성 MGI 정확한 Cavitation 모듈 시스템 전체 해석   빠른 격자 생성 <그림 2>는 자동차 전체와 엔진 내부의 격자 형태를 보여주고 있다. 자동차 전체 내부 격자를 생성하는 시간은 일반 PC에서 1시간 30분 정도로 짧은 시간에 가능하다. 이렇게 짧은 시간에 격자 생성이 가능한 이유는 격자의 밀집을 위한 조건 설정이 간단하고 바이너리 트리(binary tree) 형식을 이용하여 직교형 격자를 빠르게 생성하기 때문이다. 그리고 격자를 만든 후 벽면 부분을 잘라내기 때문에, 아무리 좁은 격자의 틈이라도 격자 생성이 어려운 복잡한 고체의 형상에도 격자를 빠르게 만들 수 있다.    그림 2. 시메릭스MP를 이용한 자동차 내부 격자 생성   MGI(mismatched grid interface) 다른 유동 해석 프로그램은 두 개의 다른 볼륨(volume)이 연결되어 격자를 이동시키며 해석하거나 다른 이종 격자를 통해 접합되어 있는 경우, 일반적으로 두 볼륨이 접합한 경계 면에서 양해적 방법(explicit method)으로 속도, 밀도 등의 물리량을 구하기 때문에 질량과 운동량이 보존되지 않아 수렴성이 나빠지고 결과의 정확도가 낮아지게 된다. 하지만 시메릭스MP는 두 볼륨의 접합면에서 매 반복(iteration)마다 접합면의 단면적을 계산하고 질량과 운동량 flux를 음해적 방법(implicit method)를 통해 정확히 계산하기 때문에, 수렴성과 정확도가 향상된다. 특히 유량의 변화를 정확히 해석해야 하는 경우 경계면에서의 양해적 방법(explicit method)으로 인한 에러를 최소화할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

세이플랜트에서는 발전플랜트의 제어가능 효율손실, 최적운전, 문제발견 능력을 향상할 수 있도록 실습 위주의 교육을 실시하고 있습니다.   본 과정은 발전 전용 Simulator인 PEPSE를 사용하여 Heat Balance Diagram과 장치 (예, 가스/스팀 터빈, 보일러, 급수가열기, 열교환기, 밸브, 펌프, 혼합기, 분리기 등)들로 발전플랜트를 모사하고, 효율에 영향을 주는 변수를 이해하며 통합 플랜트에 대한 성능 평가 및 효율 개선을 위한 설계 능력을 향상할 수 있습니다.   또한 실제 공정을 모사한 OTS (Operator Training Simulator)를 통해 발전플랜트 공정 운전 및 운전 과정을 이해하고, 이를 바탕으로 설계 능력을 향상할 수 있는 교육을 실시합니다.   교육 목적 시뮬레이터를 통한 발전소 운전 원리 학습 발전플랜트의 모사 과정을 통하여 효율과 Trouble 관련 인자에 대한 전문성 향상 교육 내용 PEPSE 사용법과 주요 기능 활용사례 성능감시와 열평형 분석 개요 열역학, 유체역학, 열전달 기초 발전플랜트 Simulation 모델 구축 운전조건 조정에 따른 최적 열효율 계산 발전소 출력 증강에 대한 타당성 분석 Simulation 모델의 활용 사례 PEPSE의 활용 발전소 열평형분석, 최적 효율 관리 초기 설계/재설계, 개조 공급사 Claim/설계 평가 인수 / 주기적 성능 테스트 일일 운전 평가 고장 원인 진단, 미래 성능 예측 제어 가능 변수 확인 (최적화 Study) 효율 영향 인자 평가 (민감도 Study) Heat Rate와 부하의 편차, 열소비율 결정 실습 장비 PEPSE(Performance Evaluation of Power System Efficiencies) OTS (Operator Training Simulator) 교육일정(3일 과정) 2024년 12월 11일(수) ~ 13일(금) 상세 내용 - 웹사이트 참고 교육장소 세이플랜트 교육센터 (서울 문정동) 교육신청 박재석 대리 (010-3587-6896) , jspark@sayplant.com 교육비 : 880,000원 (부가세 포함) 교육 신청 후 추후 연락(카드 결제 X, 전자세금계산서 발행)  

모델 기반 개발의 이점과 진행 과정에서의 해결 과제   점점 늘어나는 스마트 시스템과 함께 다기능 소프트웨어 모델 기반 설계 개발 프로세스가 가속화되고 있다. 스마트 시스템의 증가와 소프트웨어의 고기능화에 따라 ‘모델 기반 설계(MBD)’의 중요성이 높아지고 있으며, 최근에는 많은 기업에서 모델 기반 설계의 적용이 시작되었다.  이 글에서는 제어 설계를 실시하는데 있어서 실제로 일어날 수 있는 과제를 바탕으로 모델 기반 설계가 어떻게 기능하는지를 설명하고자 한다. 매스웍스(MathWorks) 도구를 사용하면 시스템 수준에서 구성 요소 간의 상호 작용을 이해할 수 있으며, 물리적 특성을 모델링하고 펌프의 안전 한계를 매우 효율적이고 신속하게 결정할 수 있다.    ■ 오재응  한양대학교 명예교수, LG전자 기술고문    모델 기반 개발의 이점 모델 기반 개발은 수정 루프의 단축이나 정보 전달의 오버 헤드 저감 외에도 이점이 있다. 개선 루프를 빠르게 돌릴 수 있다. 실기를 사용하지 않고 설계 검토를 몇 번이라도 할 수 있다. 공급 업체의 소프트웨어 프로토타입이 필요하지 않다. 정보 전달의 부대 작업이나 해석 실수를 줄일 수 있다. 모델이 설계 정보의 매체가 된다.(제어의 도면화) 빠르고 올바르게 제어 설계가 가능하게 되어 제어 개발에 특화된 툴을 활용할 수 있다. 또한 품질이 안정되어 퀄리티(quality) 게이트의 통과 조건이 정량적으로 된다.  특히 <그림 1>에 나타낸 프로세스를 적용하면 연구·선행개발에서는 개발 시간이 종래의 1/5정도로 단축되며, 적합한 환경에서는 매우 짧은 시간에 구축 가능하다. 재사용성이 높고 다른 프로젝트의 성과를 전개 가능하게 하며, 재현성이 매우 높고 상대평가 지표로 활용이 가능하다. 단, 차량으로서 실제 주행하기에는 아직 많은 과제가 존재한다.    그림 1. MBD 응용 개발에 대한 종래와 현재의 프로세스   제어 설계를 수행하는 과정의 다양한 과제  요구 사양에 관한 과제, 실제 기계에 관한 과제, 실제 기계 테스 트와 관련된 과제, 실제 기계 테스트 실현에 대한 과제, 제어 모델 구현에 대한 과제, 실제 제어기 검증의 과제 등이 있다. 제어 설계의 과제 및 요구 사양에 관한 과제는 요구를 잘 전달하는 것이 어렵고, 기대한 물건과 다른 것이 되어버린다. 요구 사양이 애매하여 타당성이 있을까 알 수 없다. 결국 타당성이 있는 요구 사양을 정확하게 전달하는 것이 과제이다.(그림 2)    그림 2   제어 설계의 과제 및 실제 기계에 관한 과제는 요구되는 실기의 성능이 명확하게 되어 있지 않다. 실기를 적절하게 빠르게 추진하는 것이 과제이며, 변경할 때마다 프로토타입을 만들면 돈이 든다. 따라서 실기를 적절하게 빠르게 준비하는 것이 과제이며, 변경할 때마다 프로토타입을 만들면 돈이 든다. 따라서 실기를 적절하게 빠르게 준비하는 것이 과제이다.(그림 3)   그림 3     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

씨이피테크가 9월 4일 경남테크노파크 항공우주본부에서 ‘우주항공, 국방 분야 적층제조 세미나와 장비실 투어’를 진행한다고 밝혔다. 최근 우주항공청이 사천에 개청하면서 대한민국의 국가 전략으로 우주항공과 국방에 관심이 쏠리고 있다. 이번 세미나에서는 구리 금속 3D 프린터인 3D시스템즈의 ‘DMP Flex 350’ 장비 소개 및 시연과 함께 육군, 해군, 항공우주공학 전문 연사를 초청해 실질적인 적층제조 활용 현황 공유가 이뤄질 예정이다. 뿐만 아니라 10년 이상의 경력 엔지니어들이 3D 프린팅을 하기 위해 필요한 노하우를 공개하는 발표도 마련되었다. 이 자리에서는 다른 금속과 다른 구리(CuCr1Zr)를 높은 수준으로 프린팅할 수 있었던 에이디엠테크의 최적화 사례와 산업 적용 사례를 소개한다. DMP Flex 350 금속 3D 프린터는 금속 분말 소재를 모듈에 담아 15분 이내에 교체가 가능하기 때문에 다양한 소재를 유연하게 생산할 수 있는 것이 장점이다. 챔버 크기는 275×275×420mm(가로×세로×높이)이며, 진공·블로어 펌프가 장착돼 챔버 내 진공에 필요한 가스 소모량을 최소화함으로써 생산 효율을 높일 수 있다. 또한 데이터 처리, 적층, 후처리 등을 하나의 소프트웨어로 처리할 수 있으며 오픈형 파라미터로 소재 개발을 지원하는 등 사용자 친화적인 장비다.     씨이피테크는 이외에도 경남테크노파크 항공우주본부 국제회의실에서 각 분야별 기술과 연구 및 활용 사례, 엔지니어의 설계부터 제작, 공정 노하우를 공유한다. 세미나는 ▲씨이피테크 임수창 대표 ▲서울대학교 항공우주공학과 윤군진 교수 ▲육군종합정비창 장진수 사무관 ▲해군정비창 이용진 사무관 ▲씨이피테크 엔지니어 ▲에이디엠테크 장원 연구원 등이 연사로 나선다. 씨이피테크의 임수창 대표는 국내 최고의 수준으로 구리 3D 프린팅이 가능했던 이유, 구리 3D 프린팅으로 이룰 수 있는 연구 개발 사례와 HIP 기술 활용을 통한 다양한 소재의 개선 방법, 항공 우주 산업 및 기타 산업에서 3D 프린팅 활용 사례를 소개할 예정이다. 서울대학교 항공우주공학과 윤군진 교수, 육군종합정비창 장진수 사무관, 해군정비창 이용진 사무관은 이번 세미나를 통해 항공 우주, 방산의 연구 내용과 실제 산업에서 적용한 사례를 국내 산·학·연·관 관계자에게 소개함으로써, 3D 프린팅 기술이 각 분야 활용 현황에 대해 공유할 예정이다. 한편 2000년 7월 설립한 씨이피테크는 미국 3D시스템즈와 국내 대리점 계약을 체결했으며 3D 프린터, 기술 서비스, 3D 프린팅 교육, 소프트웨어, 시제품 제작 등 토털 솔루션을 제공하고 있다. 항공우주, 의료, 에너지 등 고부가 부품 제작에 필수적인 HIP(열간등압성형) 서비스를 지난 해부터 본격 추진한데 이어, 올해는 금속 3D 프린터를 도입하는 등 서비스 사업을 강화하고 있다.

슈나이더 일렉트릭이 독일의 펌프 전문기업인 윌로(Wilo)에 개방형 자동화 솔루션인 에코스트럭처 오토메이션 엑스퍼트(EAE)를 공급했다고 밝혔다. 윌로는 빌딩 서비스, 수자원 관리 및 산업 부문을 위한 프리미엄 펌프와 펌프 시스템을 제공하는 글로벌 공급업체 중 하나로, 전기분해를 통해 태양열, 풍력, 수력 등을 친환경 수소로 변환하는 수소 발전소를 운영하고 있다. 윌로의 수소 플랜트는 다양한 에너지원의 통합 및 중앙 집중식 관리를 위한 확장 가능하고 유연한 분산형 시스템을 필요로 했다. 슈나이더 일렉트릭은 윌로 수소 발전소의 전략적 기술 파트너로서, 공정 자동화, 전력 및 개방형 소프트웨어 정의 자동화 플랫폼인 EAE를 포함한 전반적인 에코스트럭처(EcoStruxure) 솔루션을 제공했다.     슈나이더 일렉트릭의 EAE는 IEC61499 국제 표준을 기반으로 한 개방형 자동화 솔루션으로, 개방성과 호환성을 내세운다. 기본 하드웨어 인프라와 상관없이 독립적으로 소프트웨어 애플리케이션을 모델링하고 배포해 소프트웨어 중심의 자동화 애플리케이션을 구축할 수 있다는 것이다. 슈나이더 일렉트릭은 “엔지니어의 소모적인 수작업을 자동화하고, 중복 작업을 제거해 업무 효율성을 높일 수 있다. 이를 통해 기존의 자동화 작업을 수행하는데 걸리는 시간을 2~7배 단축할 수 있다”고 설명했다. 이를 통해 윌로는 연간 최대 10톤의 그린수소(gH2)를 생산하고, 최대 520kg의 수소를 보관할 수 있게 됐다. 이밖에도, 수소 플랜트의 백업 전원 공급 장치를 탈탄소화하여 지속가능성을 향상했으며, 산업 탈탄소화를 위한 상용화 역량을 높였다. 윌로의 올리버 헤르메스(Oliver Hermes) CEO는 “슈나이더 일렉트릭의 EAE가 적용된 윌로의 수소 발전소를 통해 우리는 분산형 재생에너지 공급 네트워크의 기반을 조성하고 있다”면서, “특히 개방적인 미래 지향적 솔루션이 적용된 다양한 기술을 통해 기업이 어떻게 기후 보호와 지속가능성에 기여할 수 있는 지 보여주고 있다”고 전했다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (5)   우리는 자연의 법칙이 다양한 과학적 현상을 이끌어낸다는 사실을 알고 있다. 이에 착안하여 과학자와 엔지니어는 자연을 모방해 인간 생활을 이롭게 한다. 보로노이 기하학(Voronoi geometries)의 경우도 비슷하다. 이러한 기하학은 벌집, 해면 구조, 암석 조각, 심지어 인간의 표피 세포와 뼈에서도 널리 볼 수 있다. 이러한 기하학을 CFD(전산 유체 역학) 격자 생성에 적용할 수 있다면 어떨까?   ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   그림 1   보로노이 다이어그램 보로노이 다이어그램 또는 티센(Thiessen) 다각형 맵, 또는 디리클레 테셀레이션(Dirichlet tessellation)은 평면이 다각형으로 분할되고 각 다각형이 하나의 생성지점을 포함할 때 형성된다. 다시 말해, 보로노이 다이어그램에서는 각 점이 다른 모든 점보다 자신에게 더 가까운 공간 영역을 ‘소유’한다. 이 분할에 의해 형성된 셀 또는 다각형을 보로노이 다각형 또는 디리클레 영역이라고 한다. 보로노이 다이어그램의 사용은 1600년대로 거슬러 올라가며, 철학자 르네 데카르트가 연구를 위해 우주를 보로노이 다이어그램과 유사한 개념으로 분할한 것과 관련이 있다. 보로노이 다이어그램의 실제 작업과 정의는 1850년 르죈 디리클레(Lejeune Dirichlet)와 1908년 게오리기 보로노이(Georgy Voronoy)라는 두 명의 독일 수학자에 의해 만들어졌다. 따라서 디리클레 테셀레이션 또는 보로노이 다이어그램이라는 이름이 붙었다.   보로노이 다이어그램을 이용한 콜레라 발병 예측 보로노이 다이어그램의 유명한 활용 사례는 1854년 런던 소호에서 콜레라가 발생했을 때였다. 보건 당국은 콜레라의 확산이 개방된 하수구에서 방출되는 ‘나쁜 공기’ 때문이라고 주장했지만, 의사인 존 스노우(John Snow)는 오염된 물 때문이라고 확신하고 보로노이 다이어그램을 사용하여 이를 증명했다. 스노우는 우선 콜레라 사망자의 지리적 분포를 표시한 지도를 만들었다. 지도의 막대는 사망자 수를 나타내며 특정 워터 펌프(브로드 스트리트(Broad Street) 펌프) 주변의 특정 구역에 사망자가 어떻게 모여있는지 보여준다. 그러나 근처에 다른 펌프도 있었기 때문에 브로드 스트리트 펌프가 수질 오염원인지 확인하기 어려웠다. 조사의 두 번째 단계로, 그는 브로드 스트리트 펌프와 다른 펌프 사이의 동일한 거리를 커버하는 곡선을 그렸고, 이 곡선은 브로드 스트리트 펌프의 보로노이 셀을 정의했다. 지도의 거의 모든 지점이 곡선 내에 있었고, 그는 이 증거를 사용하여 보건 당국에 발병이 수질 오염으로 인한 것이며 그 원인이 브로드 스트리트 펌프임을 확신시켰다.   그림 2. Snow’s spot map     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.