데스크톱/모바일/클라우드를 지원하는 아레스 캐드 2027 (4)   아레스 커맨더(ARES Commander)는 최신 버전인 아레스 커맨더 2027에서 DWG 도면을 STEP(*.stp/*.STEP) 형식으로 변환할 수 있는 기능을 한층 확장했다. 기존에 지원하던 STEP 가져오기 기능에 더해 새롭게 STEP 내보내기 기능이 추가되면서, 사용자는 이제 완전한 양방향 워크플로를 통해 3D 데이터를 자유롭게 주고받을 수 있게 되었다. 이는 단순한 파일 형식 추가를 넘어, 서로 다른 CAD·CAM·CAE 생태계를 잇는 실질적인 협업 도구로서의 의미를 지닌다. 이번 호에서는 STEP이라는 표준 형식의 의미부터 아레스 커맨더가 이를 지원하게 된 배경, 그리고 현장에서 기대할 수 있는 실질적 가치까지 순서대로 살펴보겠다.   ■ 최하얀 위즈코어 마케팅팀의 전임으로 ARES CAD의 마케팅 콘텐츠 기획 및 제품 홍보 업무를 담당하고 있다. 홈페이지 | www.arescad.kr 블로그 | https://blog.naver.com/graebert 유튜브 | www.youtube.com/GraebertTV   STEP, 3D 데이터 교환의 표준 언어 CAD 데이터는 더 이상 하나의 소프트웨어 안에 머물지 않는다. 하나의 설계가 완성되기까지는 여러 부서와 협력사, 그리고 서로 다른 플랫폼을 거치는 과정이 필요하며, 이 과정에서 파일 형식의 호환성은 업무 효율을 좌우하는 핵심 요소로 작용한다. 특히 3D 모델을 기반으로 제조·설계 데이터를 주고받아야 하는 환경에서는 특정 소프트웨어에 종속되지 않는 표준 교환 형식의 존재가 필수이다. STEP은 국제표준화기구(ISO)가 제정한 ISO 10303 표준에 기반한 제품 모델 데이터 교환 형식으로, 3D CAD 및 PLM(제품 수명주기 관리) 소프트웨어 환경에서 가장 널리 사용되는 교환 형식 중 하나이다. 특정 CAD 벤더의 고유 포맷과 달리 STEP은 기하학적 형상 정보를 플랫폼에 구애받지 않고 전달할 수 있도록 설계되었다. 그 결과 서로 다른 소프트웨어를 사용하는 조직 간에도 형상 정보의 손실 없이 3D 모델 데이터를 주고받을 수 있다. DWG가 2D 도면 편집과 설계 작업에 최적화된 형식이라면, STEP은 완성된 3D 형상을 다른 시스템으로 전달하는 데 특화된 형식이라 할 수 있다. 두 형식의 성격이 다르기 때문에, DWG를 기반으로 작업하는 CAD 소프트웨어가 STEP을 함께 지원한다는 것은 곧 설계 단계와 제조·협업 단계를 하나의 흐름으로 연결한 다는 의미를 갖는다.   그림 1   가져오기에서 내보내기로, 완성되는 양방향 워크플로 아레스 커맨더는 이전 버전에서 이미 STEP 파일을 가져오는 기능을 도입한 바 있다. 이번 아레스 커맨더 2027 업데이트에서는 여기에 STEP 내보내기 기능이 새롭게 추가되면서, 사용자는 STEP 파일을 가져오는 것은 물론 자신이 작업한 DWG 도면을 STEP 형식으로 내보낼 수도 있게 되었다. 이로써 솔리드웍스, 카티아, 인벤터, PTC 크레오, PTC 온쉐이프 등 업계에서 널리 사용되는 다양한 3D CAD·PLM 설루션과 2D 또는 3D 지오메트리를 자유롭게 주고받을 수 있는 양방향 워크플로가 비로소 완성되었다. <그림 2>는 아레스 커맨더를 중심으로 DWG와 STEP 사이에서 데이터가 어떻게 순환하는지를 정리한 것이다.   그림 2   가져오기와 내보내기가 하나의 애플리케이션 안에서 모두 지원됨에 따라, 사용자는 별도의 변환 프로그램이나 외부 서비스를 거치지 않고도 아레스 커맨더 안에서 곧바로 데이터 교환을 완결할 수 있다. 이는 특히 여러 CAD 환경이 공존하는 프로젝트에서 작업 단계를 단축하는 효과로 이어진다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

모두솔루션은 클라우드 기반 도면 협업 플랫폼인 ‘지스타캐드 365(GstarCAD 365)’를 국내에 공식 출시했다고 밝혔다. 지스타캐드 365는 개인용 컴퓨터, 모바일, 웹 브라우저 등 다양한 환경에서 2D 및 3D 도면을 열람하고 공유할 수 있는 클라우드 기반 설루션이다. 사용자는 시간과 장소, 사용 기기에 구애받지 않고 프로젝트 도면에 접근할 수 있다. 도면 동기화와 클라우드 문서 공유를 통해 설계, 엔지니어링, 제조, 건설 분야의 협업 효율을 높일 수 있다. 지스타캐드 365는 개인 사용자를 위한 단순 도면 뷰어와 달리, 기업의 프로젝트 운영과 도면 협업 환경을 고려한 관리 기능을 제공한다. 관리자는 프로젝트별로 구성원을 관리하고 역할과 권한을 설정할 수 있으며, 승인된 사용자만 도면과 프로젝트 파일에 접근하도록 제어할 수 있다. 작업 기록을 확인할 수 있어 여러 부서와 담당자가 함께 참여하는 프로젝트에서도 도면을 체계적으로 관리할 수 있다. 권한 기반 파일 공유, 워터마크, 공유 제한 기능을 지원해 기업의 중요 설계 데이터를 보호하면서 내부 구성원이나 외부 협력업체와 필요한 도면을 안전하게 공유하는 것도 가능하다. 별도의 CAD 프로그램을 설치하지 않은 사용자도 웹 브라우저나 모바일을 통해 도면을 확인할 수 있다. 지스타캐드 365 사용자는 동일한 도면에 글자, 이미지, 음성 등 다양한 형태의 주석을 추가해 의견을 전달할 수 있다. 작성된 주석과 작업 내용은 클라우드에 저장되고 공유되며, 프로젝트 구성원은 변경된 내용을 확인하면서 도면 검토와 피드백을 이어갈 수 있다. 도면을 이미지나 PDF로 변환해 이메일이나 메신저로 반복 전달하는 방식과 달리, 프로젝트 구성원이 동일한 도면을 기준으로 의견을 주고받을 수 있어 파일 버전 혼선과 소통 오류를 줄일 수 있다.     이 플랫폼은 DWG, DXF 등 2D 도면뿐만 아니라 STEP, IGES, 솔리드웍스, 크레오, 카티아, NX, 인벤터, IFC, 레빗, 스케치업 등 다양한 3D 형식을 지원한다. 2D 환경에서는 주석, 드로잉, 레이어 관리, 측정, 레이아웃 등의 기능을 제공한다. 3D 환경에서는 뷰 제어, 어셈블리 트리 탐색, 단면 분석, 분해 기능 등을 활용할 수 있다. 국내 공급 서비스는 한국에 위치한 클라우드 서버를 기반으로 제공된다. 대용량 도면을 다루거나 여러 사용자가 동시에 참여하는 기업 업무 환경에서도 안정적으로 활용할 수 있다. 보안 정책이나 내부 규정으로 공공 클라우드 사용이 어려운 기업과 기관을 위한 자체 클라우드 구축도 지원한다. 모두솔루션은 지스타캐드 365가 국내 공식 출시 이전부터 인천국제공항공사에 전사 도입됐다고 설명했다. 제품은 ‘지스타캐드 365 베이식(Basic)’과 ‘지스타캐드 365 스탠다드(Standard)’ 두 가지로 제공된다. 베이식은 클라우드 기반 도면 열람과 공유, 주석, 프로젝트 및 권한 관리 등을 중심으로 활용할 수 있다. 스탠다드는 CAD 소프트웨어에 추가되는 형태로 동작한다. 설계자가 도면을 수정하면 변경 내용이 클라우드에 즉시 반영돼, 도면을 열람하는 사용자는 파일 재전송 없이 최신 수정 사항을 확인할 수 있다. 모두솔루션은 지스타캐드 365의 국내 공식 출시를 기념해 두 에디션을 30% 할인된 가격으로 제공하는 프로모션을 진행한다고 전했다. 할인 적용 시 지스타캐드 365 베이식은 1년 기준 9만 1000원에 이용할 수 있다. 또한 CAD 제품 구매 고객을 대상으로 동일 라이선스를 추가 증정하는 프로모션도 8월 21일까지 함께 진행한다. 모두솔루션 관계자는 “지스타캐드 365는 도면 열람과 공유를 넘어 기업이 구성원별 접근 권한과 프로젝트 파일을 관리할 수 있도록 지원하는 도면 협업 플랫폼”이라며, “국내 클라우드 환경뿐만 아니라 기업의 보안 정책에 대응할 수 있는 프라이빗 클라우드 구축도 지원하는 만큼, 다양한 기업과 기관이 업무 환경에 맞는 도면 협업 체계를 구성할 수 있도록 제품 공급과 기술 지원을 강화해 나갈 계획”이라고 밝혔다.

주요 스마트 건설 DX 솔루션 소개 범용 유한요소 해석 프로그램, Strand7 개발 : Strand7, www.strand7.com 자료 제공 : 씨앤지소프텍, 02-529-0841, www.cngst.com   Strand7은 복잡한 모델을 정확하게 분석하기 위한 고도의 자동화된 모델링 기능을 이용하여 구조, 열, 전자기 및 유체, 동역학 등을 포함하는 멀티피직스 문제를 간편하게 분석할 수 있는 유한요소 모델링 기능과 강력한 해석 솔버를 제공하고 있는 범용 유한요소 해석 소프트웨어이다. 1. 주요 특징 (1) 파라메트릭 및 기하 모델링 직관적이고 쉬운 그래픽 사용자 인터페이스는 전체 모델링 프로세스를 처음부터 끝까지 작업이 가능하다. 번거로운 Geometry 수정 작업을 거치지 않고 바로 모델링 작업을 수행할 수 있으며 국부적인 영역에 대한 메시 사양을 정의와 CAD와의 커플링을 통해 CAD에서 정의한 영역 및 파라미터 정보를 가져올 수 있다.   (2) General Equation Input 수학 방정식을 사용하여 다양한 수식 데이터를 입력할 수 있다. (3) 모델 호환 DXF, IGES, STEP, Stereo-Lithography file Import / Export MSC/NASTRAN, ANSYS, STAAD-Pro, SAP2000 file Import / Export.     (4) 요소 및 재료 Strand7은 1D Beam, 2D Plate & Shell, 3D Brick, Contact, Cable, Damper 등의 다양한 요소 및 전세계 다양한 규격의 Beam Library를 제공한다. Strand7은 Isotropic, Orthotropic, Anisotropic, Laminate, Rubber, Carbon Fiber, Glass, Timber, Fluid, Soil 및 사용자정의 재료 물성을 지원한다 (5) Automatic Mesh Generation Strand7 에는 매우 직관적이고 간편한 강력한 자동 Mesh Generation 기능이 포함되어 있다. 이 기능은 자동 Mesh Generation 기능을 이용하여, 2D  Plate/Shell 모델링이나 3D Brick  모델링을 매우 빠르고 간편하게 생성할 수 있다.   (6) Verification Tools 복잡한 매시와 수치 입력 데이터의 검증을 그래픽을 통하여 체크할 수 있는 툴로, 구조물에 입력 오류나 입력 위치 등을 그래픽 Contour를 사용하여 사용자가 쉽게 검증하고 찾을 수 있도록 제공한다. (7) API 함수 기능 Strand7 API (응용 프로그래밍 인터페이스)를 사용하면 외부 컴퓨터 프로그램을 통해 Strand7과 상호 작용할 수 있다. Strand7 API에서 지원되는 언어는 C, C ++, C #, Pascal, Delphi, Visual Basic, FORTRAN, Matlab, Python 등 Windows DLL 파일을 동적으로 구성할 수 있는 모든 프로그램 언어이다. (8) 해석 기능 Strand7 은 정적해석, 동적해석, 재료비선형해석, 열전달과 열응력해석까지 매우 다양한 해석을 수 행할 수 있다. Strand7의 Solver 기능은 다음과 같다.   ■ Linear & Nonlinear Static ■ Natural Frequency ■ Response Spectra and Harmonic Dynamic ■ Linear and Nonlinear Transient Dynamic ■ Linear and Nonlinear Buckling ■ Heat Transfer & 콘크리트 수화열 ■ Collapse, 피로도 & Creep  ■ 대변형 해석 (현수교, 사장교, Cable Structure) ■ Laminated 복합소재 해석 ■ 막구조(Membrane) 해석 ■ 이동하중 해석 (영향선 및 영향면) ■ 시공단계별 해석 ■ 지반 해석     (9) Post Processing Strand7은 해석된 결과를 응력도, 변위, Cutting Plane, 그래프, 레포트등의 다양한 플롯 기능과 3차원 애니메이션기능을 통해 명확하고 정확한 분석이 가능하다.   2. 적용 분야 Strand7은 건축/토목 강구조, 콘크리트 구조, 지반구조물 등에 활용 가능하고, 중공업 분야와 기계 분야, 항공기/ 선박디자인, 의용공학, 전자기, 복합소재 등 다양하고 광범위한 분야의 설계 분야에서 활용이 기능하다. 3. 지원전략 Strand7 지속적인 연구, 개발과 Benchmark 테스트를 통한 검증결과를 및 검증 문서와 예제 파일 사용자에게 제공하고 어떠한 에러 발생시, 사용자에게 문제 해결을 위한 즉각 적인 기술지원을 한다. Strand7 은 프로그램에서 사용된 각종 유한요소이론에 대한 설명과 정보들을 자세하게 기술한 Theoretical 매뉴얼을 제공하여 사용자로 하여금 해석 결과에 대한 신뢰도를 더욱 높일 수 있게 한다. 3. 주요 고객 사이트 삼성물산, 삼성중공업, 대우건설, 롯데건설, 한화에어로스페이스, 쌍용건설, 현대중공업, 서영엔지니어링, 도화, 건설안전기술원 등 건축, 토목, 기계, 항공 분야 약 200여 기업 및 학교에서 사용하고 있다.   상세 내용은 <스마트 건설 DX 가이드>에서 확인할 수 있습니다. 상세 내용 보러가기

주요 스마트 건설 DX 솔루션 소개   AI 기술을 접목한 CAD 솔루션, ZYXCAD AX(직스캐드 AX) 개발 및 공급 : 직스테크놀로지(ZYX Technology), 02-545-4454, https://zyx.co.kr   직스테크놀로지는 건축/건설/토목/엔지니어링 및 제조 산업 전반에 필요한 인공지능(AI) CAD(직스캐드 AX)와 AI·디지털 트윈 기술 기반 설계 자동화 솔루션 직스 스페이스(ZYX SPACE), GIS 기반 스마트 건설 관리 플랫폼 다이브(DIVE)를 제공하는 기업이다. ZYXCAD AX 는 직스테크놀로지에서 개발한 AI 기반 국산 설계 소프트웨어로 건축/건설/토목/엔지니어링 및 제조 등 다양한 산업에서 사용된다. 영구버전과 임대버전을 제공해 유연한 CAD 환경을 구성할 수 있다.  1. 주요 특징  설계 반복 작업을 자동화하는 450여 종의 AI 기반 기능과 멀티 CPU 기반 고속 처리 구조를 적용해 대용량 도면 환경에서도 안정적인 설계 성능을 제공한다. BIM용 IFC 확장자 파일 호환, STEP/STP 3D 파일이 지원되어 다양한 산업의 설계/모델링에 최적화된 솔루션이다.  2. 주요 기능 ZYXCAD AX 는 설계 과정의 반복 작업을 자동화하는 450여 종의 AI 기반 설계 편의 기능을 제공해 도면 작성 및 수정을 효율화한다. 익숙한 명령어·단축키 체계와 다양한 CAD 포맷과의 높은 호환성을 바탕으로 기존 설계 환경을 그대로 유지하면서도 빠른 전환이 가능하다. 멀티 CPU 기반 고속 처리 구조와 안정적인 대용량 도면 처리 성능을 통해 복잡한 설계 환경에서도 일관된 작업 품질을 지원한다. 3. 도입 효과 설계 자동화를 통해 도면 작성 시간과 반복 업무 부담을 줄여 설계자의 생산성과 업무 집중도를 동시에 높일 수 있다. 기존 CAD 사용자들의 학습 부담을 최소화해 도입 초기부터 빠른 현업 정착과 운영 효율을 확보할 수 있다. 영구 버전의 국산 CAD 솔루션 도입을 통해 라이선스 비용 절감과 함께 보안·유지 관리 측면에서도 안정적인 설계 환경을 구축할 수 있다. 4. 주요 고객 사이트 삼성물산, 대우건설, 우미건설, SK, LS ITC, 현대스틸 등 주요 대기업을 포함해 국가유산청, 코레일 및 서울대학교, 카이스트, 연세대학교, 고려대학교 등 대학 기관에서 사용하고 있다.  상세 내용은 <스마트 건설 DX 가이드>에서 확인할 수 있습니다. 상세 내용 보러가기  

이에이트(E8)가 환경 인프라 및 수자원 관리 전문 기업인 이피에스이앤이(EPS EnE)와 디지털 트윈 및 데이터 기반 기술 협력을 위한 업무협약을 체결했다고 밝혔다. 양사는 이번 협약을 바탕으로 환경 인프라와 수자원 관리 분야에서 디지털 전환 가능성을 공동으로 검토한다. 관련 기술 협력과 공동 사업 기회 발굴도 함께 추진할 계획이다. 이번 협약의 주요 내용은 상하수도 운영 최적화와 처리장 지능화, 관망 관리 및 도시 침수 대응, 물순환 모니터링 등 환경 인프라 전반에 대한 디지털 트윈 적용 검토를 포함한다. 또한 데이터 기반의 운영 관리 체계를 구축하고 공동 사업 수주와 정부 연구개발 및 실증 사업에도 함께 참여하기로 했다. 이에이트는 온톨로지 기반의 데이터 구조화 기술과 디지털 트윈 플랫폼을 보유하고 있다. 산업 데이터를 의미 단위로 연결해 이를 운영 판단과 실행으로 확장하는 기술이 강점이다. 이에이트는 이번 협력을 통해 환경 인프라 분야에서도 데이터 기반 운영 체계 구축 가능성을 구체화한다는 방침이다. 이피에스이앤이는 상하수도 및 환경 인프라 운영 최적화 설루션을 제공하는 기업이다. 인공지능 기반 수처리 시설 운영 관리 시스템인 ‘STEP-AI WATER’를 중심으로 지능형 수처리 공정, 에너지 관리, 예지 보전, 영상 기반 감시 등 운영 관리 기술을 고도화하고 있다. 양사는 각자의 기술 역량을 바탕으로 환경 인프라 운영의 효율성을 높이고 데이터 기반 의사결정 체계를 강화할 수 있는 협력 모델을 단계적으로 검토할 예정이다. 이에이트 관계자는 “환경 인프라 분야에서도 운영 데이터를 기반으로 한 실질적인 의사결정과 실행에 대한 요구가 커지고 있다”면서, “디지털 트윈 기술을 통해 운영 효율화와 관리 체계 고도화로 이어지는 적용 사례를 만들어 나갈 계획”이라고 밝혔다.  

가상 제품 개발을 위한 MBSE 및 SysML의이해와 핵심 전략 (5)   이번 호에서는 모델 기반 시스템 엔지니어링(MBSE)의 핵심 언어인 SysML의 정의와 역할을 설명한다. SysML은 기존 문서 중심 방식의 한계를 극복하기 위해 복잡한 시스템을 시각화하고 설계 일관성을 유지하며, 모델리카(Modelica)와의 연동을 통해 수치 해석 및 검증 능력까지 제공한다. 결과적으로 SysML은 요구사항 정의부터 물리적 검증까지 전체 과정을 유기적으로 통합하여 가상 제품 개발의 생산성을 높이는 데에 기여한다.   ■ 오재응 한양대학교 명예교수, 시뮬레이션 랩 CTO   SysML이란 SysML(Systems Modeling Language)은 시스템을 대상으로 한 그래픽 모델링 언어로, UML(Unified Modeling Language)을 기반으로 확장하여 개발된 것이다. SysML은 OMG(Object Management Group), INCOSE(International Council on Systems Engineering), 그리고 ISO STEP AP233(시스템 엔지니어링 데이터 교환 표준)의 요구사항을 반영한 엔지니어링 RFP(Request for Proposal)에 따라 만들어졌으며, UML 2.0의 하위 집합을 기반으로 하되, 시스템 모델링에 특화된 확장 기능을 포함하고 있다. 즉, UML의 한 프로파일(profile)이면서도 시스템 중심 기능이 강화된 언어이다. SysML은 하드웨어, 소프트웨어, 데이터, 입력/출력, 절차 및 설비 등 복합적인 요소를 포함하는 시스템을 요구, 분석, 설계, 검증, 검증 및 검토(V&V) 등 전 과정에 걸쳐 모델링할 수 있도록 지원한다. 이를 통해 복잡한 시스템을 시각적으로 표현하고, 다양한 구성요소 간의 관계를 추적할 수 있다. 또한, SysML은 XML 기반 메타데이터 교환(XMI)을 통해 다른 모델 및 데이터 시스템과의 연동을 지원하며, 국제 표준인 AP233의 진화 과정과도 연계되어 있다. 이러한 상호운용성과 표준성은 SysML이 시스템 모델 중심 개발(model-driven SE)을 위한 핵심 언어로 자리매김하게 된 중요한 배경이다. 결론적으로, SysML은 전통적인 문서 중심 시스템 개발 방식에서 벗어나, 시각적 모델 중심으로 시스템을 통합적으로 정의하고 분석하며 검증할 수 있도록 해주는 핵심 도구라 할 수 있다. 이는 특히 모델 기반 시스템 엔지니어링(Model-Based Systems Engineering : MBSE)을 실현하기 위한 기반 언어로 널리 사용된다.   왜 SysML 모델링 언어와 MBSE가 연계되는가 지금까지 기본 시스템 엔지니어링의 시스템 설계 활동에 대해 설명해 왔지만 이들의 활동의 주요 목적은 MBSE에서도 마찬가지이다. 그러나 지금까지의 시스템 엔지니어링은 두 가지 ‘불편’이 있었다. 하나는 자연 언어 그 자체의 기술력으로 인한 불편이다. 예를 들어, 자연 언어로 시스템 엔지니어링 영역에서 널리 사용되는 계층 구조와 병렬 동작을 동시에 설명하는 것은 어렵다. 또한, 입력한 정보의 조감과 여러 원인과 결과를 가진 인과 관계를 설명하기도 어렵다. SysML은 시스템 엔지니어링을 위해 개발된 준 형식적 도식 언어이며 이러한 불편을 해소하기 쉽다. 또 다른 불편은 설명 내용의 일관성 유지라는 문제이다. 자연 언어로 작성된 문서 간에 걸친 정보의 완전성 및 일관성을 유지하는 것은 어렵고 문서에 설명된 정보가 변경될 때 시스템의 수명주기에 미치는 영향을 예측하기가 어렵다. 이들에 대해서도 모델링 툴을 병용하면서 SysML을 사용하면 이러한 불편을 없앨 수 있다. 한편 ‘개발 현장용’ 모델 언어의 의미와 메타 모델로서 추적성을 완비해야 한다. 아직 설계서로부터의 자동 코드 생성은 주류가 아니고, 사람의 손으로 프로그래밍에 의존하는 실태를 감안하면 다양한 능력의 사람이 이해하고 사용할 수 있는 설계 모델 언어여야 한다. 즉, 엄밀하지만 그것을 읽어내는데 수학적인 기능이 필수인 형식 언어나 SysML을 자유롭게 구사해 표현한 모델에서는 많은 리뷰어가 이해하는 데 고생하고, 종합적으로는 생산성을 떨어뜨릴 수 있다. 따라서 모델 간 추적성 정의만 엄격하게 한 모델 표현(언어)을 정의했다. 또한 설계 프로세스로 알려진 크게 복잡하고 세밀한 개발 단계를 결정하는 것만으로 그치지 않고 상품 디자인에 집중할 수 있도록, 모델 레벨에서 설계 순서 및 모델 간의 추적성을 나타내고 있다. SysML은 구조, 동작, 속성 및 요구 사항 측면에서 복잡한 시스템 설명을 캡처하기 위한 표준화된 범용 그래픽 모델링 언어이다. 모델리카(Modelica)는 미분 대수 방정식의 관점에서 복잡한 시스템의 연속 및 이산 시간 역학을 분석하기 위한 표준화된 범용 시스템 모델링 언어이다. SysML 모델의 설명력과 모델리카 모델의 분석 및 계산 능력을 통합하면 SysML 또는 모델리카가 개별적으로 제공하는 것보다 훨씬 더 뛰어난 기능을 제공할 수 있다. 모호함 없이 SysML과 모델리카 모델 간에 모델링 정보를 효율적이고 자동으로 전송하기 위한 구현을 지원하는 두 모델링 언어 간의 표준화된 양방향 변환이 개발되고 있다. 이러한 양방향 변환 접근 방식에 대한 개요 외에도, 이번 호에서는 변환 원리를 명확히 하고 이 두 언어 간의 통합으로 인해 발생하는 중요한 시너지 효과를 설명하는 간단한 예를 제공한다. SysML은 기본 의미론을 갖춘 잘 정의된 그래픽 구성을 사용하여 시스템 모델을 생성하고 관리하는 데 사용할 수 있는 범용 시스템 모델링 언어이다.(Object Management Group, 2008) SysML은 UML 2(Object Management Group, 2009)의 하위 집합을 재사용하고 새로운 모델링 요소와 두 가지 새로운 다이어그램 유형을 추가하여 이를 확장한다. 이러한 SysML 다이어그램은 <그림 1>에 나와있다.   그림 1. SysML 다이어그램 개요 및 UML 다이어그램과의 관계   요구 사항 다이어그램 및 매개변수 다이어그램과 결합된 일련의 동작 및 구조 다이어그램은 시스템의 통합 보기를 제공한다. 그러나 SysML은 단순한 다이어그램 세트 그 이상을 나타낸다. 다이어그램의 기본에는 모든 모델링 구성을 공식적으로 나타내는 추상 구문 모델 저장소가 있다. 그만큼 위에 표시된 대로 SysML의 시스템 동작은 활동 다이어그램, 상태 머신 다이어그램 및/또는 시퀀스 다이어그램과 관련 의미론의 조합을 통해 캡처된다.     ■ 기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

심센터 HEEDS 더 깊게 살펴 보기 (3)   이번 호에서는 심센터 HEEDS(Simcenter HEEDS)의 핵심 최적화 엔진인 SHERPA Search Framework에 대해 자세히 살펴본다. 기존의 전통적인 최적화 알고리즘과 비교 분석하여, SHERPA(셰르파)만이 가지는 차별화된 탐색 방식과 뛰어난 성능을 조명할 예정이다. 이를 통해 복잡한 설계 공간에서 사용자의 개입을 최소화하고 가장 효율적으로 최적해를 도출해 내는 원리를 알아보고자 한다.   ■ 연재순서 제1회 심센터 HEEDS 커넥트와 MBSE 방법론 제2회 심센터 X MDO의 새로운 HEEDS 제3회 심센터 HEEDS SHERPA의 최적 검색 원리 제4회 최적 검색 가속화를 위한 AI 프레딕터 제5회 심센터 HEEDS 2604 업데이트 제6회 모두를 위한 제너럴 포털과 맞춤 설정 제7회 특별한 워크플로 구성 및 자동화 제8회 다양한 매개변수를 위한 태깅 모드 제9회 복잡한 설정을 한번에, 오토메이션 스크립트 제10회 파이썬 스케줄러와 HEEDS 연동 제11회 심센터 HEEDS 2610 업데이트 제12회 데이터 분석을 위한 HEEDSPy API   ■ 이종학 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어에서 심센터 HEEDS를 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 링크드인 | www.linkedin.com/in/jonghaklee-odumokgol   최적화의 난제와 ‘No Free Lunch’ 이론 엔지니어링 최적화의 현실 현대의 엔지니어링 환경에서 ‘최적화(optimization)’는 선택이 아닌 필수가 되었다. 제품의 경량화, 성능 향상, 비용 절감이라는 상충되는 목표를 동시에 만족시켜야 하기 때문이다. 그러나 설계 변수가 증가함에 따라 설계 공간(design space)은 기하급수적으로 복잡해진다. 비선형성(non-linearity), 다봉성(multimodality), 그리고 수치적 노이즈(noise)가 뒤섞인 예측 불가능한 지형에서 최적해를 찾는 것은 매우 도전적인 과제이다. 엔지니어에게 중요한 것은 이론적으로 완벽한 ‘절대 최적해’를 찾는 것보다, 제한된 시간과 비용 내에서 ‘실현 가능한 더 나은 해(feasible better design)’를 발견하는 것이다.   No Free Lunch Theorem(NFL)의 시사점 최적화 이론에는 ‘공짜 점심은 없다(No Free Lunch Theorem)’라는 유명한 정리가 존재한다. 이는 ‘모든 종류의 문제에 대해 평균적으로 우수한 성능을 보이는 단일 최적화 알고리즘은 존재하지 않는다’는 것을 의미한다. 즉, 특정 문제(예 : 매끄러운 단봉형 함수)에 뛰어난 성능을 보이는 알고리즘이라도, 다른 문제(예 : 복잡한 다봉형 함수)에서는 성능이 현저히 떨어질 수 있다.   그림 1   그림 2   이 이론은 엔지니어에게 큰 부담을 안겨준다. 최적화 문제를 풀기 위해 엔지니어는 자신의 문제 특성을 정확히 파악해야 하며, 이에 적합한 알고리즘을 선정하고, 수많은 파라미터를 튜닝해야 하는 ‘최적화를 위한 최적화’ 과정에 매몰된다.   전통적 최적화 기법의 한계와 파라미터 튜닝의 딜레마 전통적인 최적화 기법들은 각자의 영역에서 훌륭한 성능을 발휘하지만, 비전문가가 다루기에는 ‘튜닝의 어려움(tuning difficulty)’이라는 명확한 진입장벽이 존재한다. <그림 3>과 같이 심센터 HEEDS(히즈)에서 제공하는 전통적인 최적화 기법의 설정 환경을 기반으로 설명하겠다.   그림 3   2차 계획법 2차 계획법(Quadratic Programming : QP)은 목적함수를 2차 함수로 근사하여 최적해를 탐색하는 구배(gradient) 기반 기법이다. 매끄러운 함수에서는 빠른 수렴 속도를 보이지만, 실제 엔지니어링 문제에서는 다음과 같은 튜닝의 어려움과 한계가 있다.   그림 4   튜닝의 복잡성 : 사용자는 ‘Maximum outer iterations(전체 반복 횟수)’, ‘Maximum line search iterations(탐색 방향 결정 후 반복 횟수)’, ‘Gradient STEP size(미소 변위량)’ 등을 직접 설정해야 한다. 특히 스텝 크기(STEP size)가 너무 작으면 노이즈에 민감해지고, 너무 크면 정확도가 떨어지는 딜레마가 있다. 조기 종료(Early Termination) 문제 : 예를 들어 최대 반복 횟수를 50회로 설정했더라도, 탐색 도중 국부 최적해(local optima)에 갇혀 기울기가 0에 가까워지면 알고리즘은 20~25회 만에 탐색을 종료해 버린다. 이는 전역 최적해를 찾지 못했음에도 불구하고 해석 기회를 스스로 포기하는 결과를 낳는다.   다중 시작 국부 탐색 다중 시작 국부 탐색(Multi-Start Local Search : MS)은 이러한 국부 탐색의 한계를 극복하기 위해, 여러 초기점에서 국부 탐색을 수행하여 전역해를 찾으려는 시도이다. 그러나 이 역시 사용자의 파라미터 설정 능력에 크게 의존한다.   그림 5   총 해석 횟수 계산의 번거로움 : SHERPA와 달리 총 해석 횟수(evaluation)를 직접 입력하는 것이 아니라, ‘Number of Starts(시작점 개수)’와 ‘Evaluations per Start(각 탐색별 반복 횟수)’를 곱하여 계산해야 한다. 200회 설정의 함정 : 만약 사용자가 총 200회의 해석 예산(evaluation budget)을 가지고 ‘Max Evaluations’를 200으로 설정하더라도, 기본값인 ‘Number of cycles(Starts)’를 100으로 둔다면 치명적인 문제가 발생한다. 각 시작점(cycle)에서 평균 2회(200/100)밖에 탐색하지 못하기 때문이다. 이는 수렴은커녕 수박 겉핥기식 탐색(shallow search)에 그치게 된다. 제대로 된 탐색을 위해서는 사용자가 사이클을 4~5회(각 40~50회 탐색) 수준으로 직접 대폭 줄여야 하는 번거로움이 있다.   전역 탐색 및 메타 휴리스틱 유전 알고리즘(GA)이나 입자 군집 최적화(PSO), 시뮬레이티드 어닐링(SA)과 같은 전역 탐색(global search) 기법은 국부해 탈출 능력은 뛰어나지만, 파라미터 설정의 난이도는 더욱 높다.     ■ 기사 상세 내용은 PDF로 제공됩니다.

제품 개발 혁신을 돕는 크레오 파라메트릭 12.0 (7)   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 12.0(Creo Parametric 12.0)에서 손상된 중립 파일(STEP, IGES 등)을 IDD (Import Data Doctor) 기능을 사용하여 솔리드화 하는 방법을 알아보자.   ■ 박수민 디지테크 기술지원팀의 과장으로 크레오 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 홈페이지 | www.digiteki.com   IDD 기능은 이기종 CAD 데이터로부터 받은 IGES나 STEP 파일을 열었을 때 형상이 깨지거나 불완전하게 나타나는 문제를 해결한다. 크레오 12에서는 데이터 교환 기능이 강화되어 STEP AP242 Edition 3와 같은 최신 중립 포맷을 더 안정적으로 가져올 수 있으며, 이로 인해 IDD에서 처리해야 할 초기 오류가 줄어든다. 가져오기 피처를 마우스 우클릭하여 ‘정의 편집’을 선택하면 IDD 전용 리본 탭이 활성화되어 형상을 진단하고 수리할 수 있다. 이러한 개선으로 초보자도 손쉽게 깨진 형상을 솔리드 모델로 변환할 수 있으며, 후속 설계 작업에서 시간과 오류를 줄일 수 있다.   IDD의 솔리드 보디 가져오기 가져온 중립 파일의 형상을 기존 부품에 효율적으로 통합한다. 보디 추가, 형상 추가, 형상 제거, 서피스 추가의 네 가지 옵션을 제공하여 상황에 맞게 선택할 수 있다.      보디 추가 : 가져온 솔리드 보디를 새 멀티보디로 추가하여 독립 편집 가능  형상 추가 : 솔리드 형상을 기존 기본 보디에 병합하여 통합 모델 생성  형상 제거 : 선택된 보디에서 불필요한 형상 빠르게 제거  서피스 추가 : 가져온 피처의 서피스를 기존 부품에 추가   IDD의 아이콘별 기능 형상 문제를 체계적으로 진단하고 수정할 수 있는 도구들이다. 분석, 구조, 구속, 개선, 편집, 생성의 6개 카테고리로 나뉘어 있어 초보자도 단계별로 접근할 수 있다.     분석 결함 있는 형상, 커브의 품질, 거리, 길이 및 2면 각을 분석하고 모델과 함께 저장한다. 서피스의 곡률과 커브 및 서피스 편차를 평가한다.  : 커브의 곡률, 반지름 탄젠트를 분석한다.  : 커브의 음영처리 곡률을 분석한다.  : 커브 또는 서피스의 편차를 분석한다.  : 두 엔티티 사이의 거리를 측정한다.  : 2면 각을 측정한다.  : 커브와 서피스의 길이를 측정한다.  : 형상 결함을 확인한다.   구조 GTS(형상 및 토폴로지 구조) 트리에서 가져온 피처와 노드의 토폴로지 구조를 조작할 수 있다. GTS 트리에서 노드나 노드의 형상을 활성화, 분리, 결합, 축소, 제외 또는 숨기기 등의 기능을 제공한다.  활성화 : 노드 및 서피스 세트 활성화  : 활성 노드 및 서피스 세트 비활성화  분리 : 컴포넌트 또는 결합 노드의 서브 노드 세트 분리  : 컴포넌트 노드 분할  : GTS 트리에서 둘 이상의 노드 결합  : 유효한 퀼트를 표현하는 두 노드 병합  : 결합되거나 병합된 노드 축소  변환 : 원통, 평면, 밀어내기 및 회전으로 변환 결합으로 변환 : 병합된 노드를 결합된 노드로 변환 포함 : 제외된 서피스 노드 포함 제외 : 서피스 노드 제외   구속 가져온 형상에 탄젠트, 와이어프레임 및 동결된 구속을 적용한다. 간격과 슬라이버를 정의하여 와이어프레임에 추가한다. 또한 형상 고치기 중 원치않는 변경과 재 매개변수화를 방지하기 위해 서피스를 동결한다. 와이어프레임에 대한 탄젠트 구속을 추가하거나 제거한다.  간격 정의 : 결합시킬 서피스의 경계 식별  슬라이버 정의 : 제거할 좁은 서피스 식별  고정 : 서피스 동결  고정 해제 : 서피스 동결 해제  와이어프레임 추가 : 선택한 항목을 와이어프레임으로 추가  와이어프레임 제거 : 와이어프레임에서 항목 제거  탄젠트 추가 : 와이어프레임 상에서 서피스 간의 탄젠트 조건 추가  탄젠트 제거 : 와이어프레임 상에서 탄젠트 제약 조건 서피스 제거   ■ 참고 : 탄젠트 조건은 도구모음에서  옵션을 활성화를 한 경우에만 사용 가능하다.     개선 간격과 슬라이버 서피스를 찾아 제거한다. 가져온 퀼트에서 간격을 닫고 원치 않는 슬라이버 서피스를 제거하고, 충족되지 않는 토폴로지 연결 및 탄젠트 조건과 문제의 서피스를 고치고, 서피스를 확장 및 교차하여 경계 루프를 채운다.  고치기 : 충족되지 않은 토폴로지 연결과 탄젠트 조건 수정  일치 : 면이 네 개를 초과하는 문제 서피스, 충족되지 않은 토폴로지 연결 및 관련 탄젠트 조건 수정 닫기 : 와이어프레임 고치기 간격을 닫고 슬라이버 서피스를 제거하는 작업을 한번에 수행   편집 서피스, 모서리 및 커브의 형상을 편집한다. 서피스 정점 이동, 서피스 경계 수정 및 대체, 분석 서피스를 자유형 서피스로 변환, 자유형 서피스의 특성 수정, 외삽을 통해 서피스의 자연 도메인을 확장 또는 축소한다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

입자 유동해석 기술과 GPU 컴퓨팅의 도입 필자는 2000년대 초반 전산유체역학(CFD)에 관심이 있어 대학원을 진학하고 관련 연구실에 들어가게 되었다. 연구실에서는 기존에 많이 알려진 해석 기법과는 다르게 입자를 이용한 유동해석에 대해 연구를 하고 있었다. 유체를 격자가 아닌 입자를 활용하여 모델링하는 것은 비정상 상태의 유동해석이나 복잡한 유동을 해석하는데 적합한 방법으로, 해석 결과가 직관적이고 여러 가지 모델을 적용하는데 용이한 방법이다. 다만 각각의 입자에 대해 계산이 이루어지다 보니 연산량이 너무 커서 해석이 불가능한 경우가 많았다. 필자가 속한 연구실에서는 이러한 문제를 해결하기 위해 MPI(Message Passing Interface)를 공부하고 리눅스 클러스터(Linux cluster) 환경에서의 해석에 대해 연구하였다. 2대로 시작한 것이 어느덧 64대의 리눅스 클러스터를 직접 꾸며 사용하였으며, 이후 학교에 470여 노드의 슈퍼컴퓨터가 생기게 되어 이 장비까지 활용하면서 여러 가지 해석을 시도하였다. 하지만 아무리 많은 컴퓨터를 묶어 해석을 하더라도 데이터 통신 시간이 있기 때문에, 일반적인 큰 유동 문제를 풀기에는 부족한 점이 많았다. 그래서 하드웨어와 병행하여 소프트웨어 성능을 올리기 위해서 Domain Decomposition 이나 Fast Algorithm같은 여러 가지 모델에 대해 연구하였으며, 그 때부터는 유동해석보다 HPC(고성능 컴퓨팅)에서의 해석 성능 최적화와 같은 연구를 더 많이 했던 것 같다. 그러던 중 2008년 연세대학교 백주년기념관에서 엔비디아 데이비드 커크(David Kirk) 박사의 강연이 있었다. GPU를 활용하여 연산 처리를 할 수 있는 플랫폼인 CUDA(쿠다)의 개발 책임자인 커크 박사는 기존의 CPU 연산에 비해 백 배~수백 배의 가속이 가능하다는 내용의 세미나를 개최하였다. 이 당시 우연히 천체물리학에서 주로 N-body 문제를 계산하는 분들과도 알게 되었고, 이미 GPGPU 라는 개념으로 GPU를 활용하여 연산 처리를 하고 있었다는 사실을 알게 되었다. 또한 CUDA라는 플랫폼이 개발되면서 C 언어에서 GPU 활용이 보다 용이해져, 다른 분야의 계산에서도 쉽게 접근할 수 있을 것 같다는 판단을 하게 되었다. 우리는 CUDA를 적용하기 위해 용산전자상가에서 20여만 원하는 그래픽 카드를 구매해서 CUDA를 설치하고 개발된 코드를 적용해 보았다. 다행이 병렬 프로그램을 하던 경험이 많아 CUDA 적용에 크게 어려운 점은 없었지만, 초기에는 여러 번 실패를 하였다. 몇 번의 시도 끝에 연산을 실행할 수 있었으며, 기존의 HPC보다 훨씬 좋은 성능을 체감하게 되었다. 이후 2009년 CUDA와 HPC 기술과 뉴턴 물리학을 기반으로 다양한 물리 지배방정식의 수학적 공식화에 대한 연구에 대한 전문성을 바탕으로 메타리버테크놀러지를 설립해 지금까지 이어오고 있다. 이러한 기술적 전문성을 바탕으로 입자 기반 다중물리 해석 소프트웨어를 개발하고, 관련 기술 서비스를 제공하고 있다. 회사 설립 이후 지속적인 연구개발을 통해 입자 기반 설계 및 시뮬레이션 소프트웨어인 samadii 시리즈를 개발 공급하고 있다.     입자 기반 다중물리 해석 설루션 samadii 메타리버테크놀러지가 개발한 samadii 시리즈는 해석하는 분야에 따라 일반적인 환경의 물리 현상을 해석하기 위한 소프트웨어와 디스플레이/반도체 공정과 같이 고진공 환경에서 이루어지는 공정을 해석하기 위한 소프트웨어로 구분할 수 있다. 첫 번째로 고체 입자의 거동을 해석하는 samadii/dem, 유체 거동을 해석하는 samadii/fluid, 고체에 작용하는 응력 및 변형을 해석하는 samadii/solid, 3D 프린터의 적층 공정을 해석하는 vAMpire가 있다. 다른 한 가지는 고진공 환경에서의 유동해석을 위한 samadii/sciv, 복사 및 전도열전달을 해석하는 samadii/ ray, 전자기장 해석을 위한 samadii/em, 플라스마 생성 및 거동을 해석하는 samadii/plasma가 있다.   samadii/dem samadii/dem은 6자유도계 운동방정식을 사용하여 입자의 움직임을 결정하고, 개별 입자의 모든 힘을 고려하는 라그랑주(Lagrangian) 방법에 기반한다. 이산요소법(Discrete Element Method)은 구분요소법(Distinct Element Method)으로도 불린다. 많은 입자의 운동과 효과를 계산하기 위한 수치해석 방법이다. 이 방법의 기본적인 가정은 물질이 별개의 분리된 입자들로 구성된다는 것이다. 이들 입자는 서로 다른 모양과 특징을 가질 수 있으며, 설탕이나 단백질 결정, 곡물과 같은 저장 사일로(silo)의 대량 재료, 모래와 같은 입상물질, 토너와 같은 분말 재료, 덩어리진 암석 등과 같이 세분화된 불연속 물질의 혼합, 분쇄 등의 입자 거동 문제를 해결하는 효과적인 방법이다. 그리고 브라운 운동을 고려해야 할 정도의 작은 입자부터 광석과 같은 큰 입자에 이르기까지, 해석에 고려해야 할 대부분의 물리적 현상을 반영하도록 설계되었다. 기본적인 접촉력과 중력을 비롯하여 마찰력, 전자기력, 쿨롱력, 점착력, 부력과 항력, Van der Waals력 그리고 브라운 운동과 열영동 효과까지 고려할 수 있다. samadii/dem은 작은 시간 스텝(time STEP)을 사용하며 매우 많은 입자를 고려해야 한다. 일반적으로 충분히 많은 메모리와 고도의 연산 성능을 필요로 하기 때문에 GPU와 HPC 기술을 기반으로 해석을 수행하도록 제작되었다. 이를 바탕으로 다양한 대규모 입자계 문제를 고속으로 해석함으로써 신뢰성 높은 해석 결과를 제공한다. 또한 다물체동역학, 구조 변형, 전자기장, 유체유동장 해석을 위한 외부 프로그램과의 일방향 및 동시 연성해석이 가능하다.     samadii/fluid samadii/fluid는 입자 기반의 유체유동해석 소프트웨어이다. 특히, 자유표면이 존재하거나 기체–유체 등의 상호작용이 필요한 유동 현상 또는 다양한 물리 현상을 해석하는 등 외부 해석 프로그램과의 연성 해석이 필요한 문제에 대해 장점을 가진다. samadii/fluid는 일반적인 입자 기반의 유체유동 수치해석방법인 SPH(Smooth Particle Hydrodynamics)의 문제점으로 알려져 있는 수치해의 불안정성과 벽면 처리에서의 해의 부정확성 등 필연적인 수학적 문제점을 극복하기 위하여, SPH의 explicit 기법에 압력장 계산에서 implicit 기법을 적용하여 해의 불안정성 개선하고, 수치해 오류를 증폭시키는 벽면 처리 문제의 개선을 위해 폴리곤 경계처리법 등을 적용하여 기존의 제품에 비해 해의 안정성과 정확도를 개선하였다. 유체의 유동 문제가 다양하게 발생하는 일반 기계 분야는 물론 세탁기, 식기세척기, 공조기기 등 가전 분야의 설계와 제조 공정 분야 그리고 전기자동차를 시작으로 최근 수요가 늘고 있는 재생 에너지 산업, 원자력 재해 안전 분야 그리고 해양, 토목 분야의 거대 유동 문제 및 화학, 석유, 가스산업 분야는 물론 최근 반도체 및 디스플레이 후공정 분야에도 응용 수요가 발생하고 있다.     samadii/sciv samadii/sciv는 DSMC(Direct Simulation Monte Carlo)법을 활용하여 고진공 환경에서의 유동해석을 위한 소프트웨어이다. DSMC는 고진공 유동장의 유체 유동을 해석하기 위해 개발된 확률론적 수치 해석 방법이다. 일반적인 유체 유동 해석은 나비에–스토크스(Navier-Stokes) 방정식을 해석하지만, 희박기체 영역에서는 일반 유체 해석에 사용된 연속체 가정을 적용하지 않는다. 이것은 연속체 유체 역학에서 액체 및 기체 상태는 연속 유체를 가정하는 연속 방정식으로 정의되기 때문이다. 일반적으로 연속체 가정을 만족하는 유체 조건은 분자의 평균 자유 경로가 매우 짧다. 따라서 분자간 충돌로 인한 운동량의 교환을 점성계수로 나타낼 수 있다. 반면에 진공도가 높아지면 기체의 밀도가 낮아지고, 유체 분자의 평균 자유 경로가 길어지기 때문에 연속체 특성이 사라진다. 그러므로 이러한 조건의 흐름은 나비에–스토크스 방정식에 의한 것이 아니라 DSMC에 의해 해석하여야 한다. 정밀 산업 분야의 고 진공 조건(10-⁴~10-⁶ [Pa])이라고 하더라도, 이를 분자의 개수로 나타내면 매우 많은 수가 존재한다. 예를 들어 1㎥ 공간에 온도가 300[K]이고, 이때 압력이 10-⁴[Pa]이라고 한다면 분자의 개수는 약 2.5E+16[EA] 개가 존재하게 된다. 게다가 고진공 조건이라 할지라도 국부적으로 압력이 높아질 수 있고, 분자의 개수 또한 엄청나게 증가하게 된다. DSMC는 이렇듯 많은 입자를 해석하기 위해 대표 입자(representative particle) 방법을 사용하게 된다. 공간 내의 수많은 분자를 하나의 입자로 모델링하고, 확률분포함수를 사용하여 입자간의 충돌과 이동을 계산하고, 이를 통계 처리하여 공간 내의 압력, 유량, 수밀도 등의 다양한 물리 특성을 파악하게 된다.     samadii/ray 외부의 간섭을 최소화하여 높은 수준의 정확성을 이루기 위해 진공 상태에서의 가공 기술이 증가하고 있다. 예를 들어, 디스플레이 OLED 공정은 진공 환경에서 재료를 증발시키고 증착하는 공정을 반복 진행하며, 재료에 가해지는 열은 매질을 필요로 하지 않는 복사 열 전달의 형태로 재료뿐 아니라 모든 장비에 영향을 미친다. 이는 재료의 증발뿐 아니라 완성된 OLED 성능에 영향을 미칠 수 있어서, 정확한 열 관리는 OLED에 중요하다. samadii/ray는 이처럼 복잡한 형상에서 정확한 복사 열 전달을 해석 가능한 제품으로 우주항공, 반도체, 전자 등 다양한 영역에서 최적화된 장비 개발에 활용할 수 있다. samadii/ray는 GPU 컴퓨팅을 기반으로 전도, 대류, 복사 열 전달을 분석한다. 특히, 엔비디아 옵틱스(OptiX)를 활용해 물체의 표면에서 방사되고 흡수되는 복사 열 전달을 모델링한다. 각각의 표면에서 방출되는 복사 열 에너지는 FEM(Finite Element Method)에 반영되어 내부 열전도를 계산하여 온도 분포를 구하고, 계산된 표면 온도는 복사 열 에너지 계산에 사용하며, 이를 반복하는 방식으로 열 전달 해석이 진행된다.     samadii/plasma 반도체 및 디스플레이 PCB 제조 산업에서의 플라스마(plasma)는 고진공 챔버 내부에 발생된 이온과 라디칼을 이용하여 표면 처리를 하는 공정에 응용된다. 플라스마 상태에서 발생된 이온들은 각각의 가스 종류와 반응식에 따라서 표면을 깎기도 하며, 다른 물질과 반응하여 적층시키기도 하고, 불순물을 주입하기도 한다. 이러한 다양한 공정은 마이크로, 나노 스케일의 고집적 회로를 만드는데 있어서 핵심 기술 중 하나이다. 플라스마는 전자와 이온의 거동에 의해 전자기장이 변화하고 다시 그 효과로 입자의 거동에 영향을 미치는 복잡한 현상이다. 중성, 이온, 전자의 밀도와 온도 그리고 운동성 차이가 매우 큰 상태로 각각의 입자가 충돌하여 끊임 없이 반응하는 상태를 플라스마라고 정의한다. 이러한 반응은 이온화, 여기 등의 반응과 각종 화학 반응을 수반한다. 입자법에 기반하는 플라스마의 직접 해석에는 천문학적인 연산량이 요구되기 때문에, 이온과 전자의 성질을 표현하도록 모델링된 두 개 이상의 유체로 간주하여 이들이 혼재된 격자 기반 플라스마 유동해석이 사용되어 왔다. 하지만 플라스마를 이루고 있는 기본 요소는 입자이며, 이들 입자간 충돌에 의한 플라스마 반응을 정확하게 해석하기 위해서는 입자법에 기반하는 해석이 필수이다. samadii/plasma는 GPU에 기반하는 samadii/em의 고속 전자기장 해석 모듈과 입자 기반 희박기체 해석 제품인 samadii/sciv의 연성 해석을 통하여 플라스마 공정을 시뮬레이션할 수 있는 공학용 프로그램이다. samadii/plasma는 플라스마를 활용한 반도체 및 디스플레이 공정 과정을 해석하기 위해 특화된 프로그램 이다. 플라스마 공정 과정의 시각화를 위해 이온과 전자의 입자 거동을 확인할 수 있을 뿐 아니라 공정 결과물의 균일도, 공정 챔버 내부의 플라스마 밀도, 온도, 유량 등을 제공하여 플라스마 공정 설계에 도움을 준다.     ■ 이 글은 2025년 11월 7일 진행된 ‘CAE 컨퍼런스 2025’에서 발표된 내용을 정리한 것이다.   ■ 서인수 메타리버테크놀러지의 이사로 입자 기반 CAE 설루션을 개발하고 있다. HPC나 GPU를 활용한 해석 기술을 바탕으로 희박기체 영역에서의 유동에 대한 연구를 하였다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.