헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(헥사곤MI)는 최근 관심이 높아진 국내 우주항공 및 방위 산업의 설계, 엔지니어링과 제품 생산 후 품질검사 및 MRO(Maintenance, Repair and Operation)에 이르기까지 엔드투엔드 솔루션 도입을 위한 맞춤형 솔루션 제공과 전문 인력을 배치해 지원을 강화할 것이라고 밝혔다. 2023년 발표된 스톡홀름국제평화연구소(SIPRI) 통계에 따르면, 한국은 2013~2017년 대비 2018~2022년 방산 수출 규모가 75% 이상 급성장하면서 세계 1위를 기록했다. 글로벌 정세 변화로 지난해 세계 군비 지출이 사상 최대인 2조 2400억 달러로 급증한 데에 이어, 2024년에도 군비 지속 증가가 예상돼 국내 방산 기업의 수주가 늘어날 것으로 전망된다. 빠른 수요 변화와 각 국가별 까다로운 요구조건을 충족하려면, 국내 제조사들의 민첩한 제품 설계, 개발, 시운전, 양산 및 품질 관리까지 다양한 환경조건을 고려한 기존 제품 응용, 신제품 구조해석 등을 통해 효율적인 비용과 시간 운용이 필수이다. 미국항공우주국(NASA)의 구조 안정성 시뮬레이션 프로젝트에서 개발된 헥사곤의 유한요소해석 솔버 ‘MSC 나스트란(MSC Nastran)’은 우주선과 항공기, 자동차 등의 개발에 사용되고 있다. 또한 주요 글로벌 항공기 제조사에서 이미 널리 활용하며 검증된 모델링 및 구조해석 솔루션 ‘MSC 에이펙스(MSC Apex)’가 지원하는 API 자동화 기술은 작업 소요 시간을 단축시키고, 기존 디자인 응용 및 신규 설계에 필요한 인적자원 및 인적 오류를 감소시킬 수 있다.   ▲ 사브의 스켈다 V200 무인항공기. 개발 과정에 헥사곤의 아담스를 활용했다.   헥사곤의 다물체 동역학 시뮬레이션 솔루션 ‘아담스(Adams)’는 현실감 높은 시뮬레이션을 통해 기능 검증을 위한 가상 시제품 제작과 테스트를 지원한다. 한 사례로, 에어버스는 유럽 항공 안전 기관(EASA)의 요구 사항을 충족시키기 위한 테스트를 아담스 시뮬레이션으로 대체해 A350 항공기 인증 과정에서 약 300만 유로의 비용과 4개월의 시장 출시 기간을 단축시킬 수 있었다. 또한 스웨덴 방위산업체 사브(Saab)는 스켈다 V200(Skeldar V200) 무인항공기 개발에서 아담스를 통해 프로토타입 수정과 테스트를 거쳐 회전익 안정성 문제를 해결해 약 6개월의 시간을 절약했다.  한편, MRO 산업은 통상 납품의 1.5~2배 규모 시장으로 평가된 고부가 가치 사업으로, 자동화와 무인화를 견인할 로봇·디지털 설비 도입으로 주목받고 있다. 헥사곤의 CAE 소프트웨어 ‘시뮤팩트 애디티브(Simufact Additive)’는 노후 항공기 수리를 위한 적층 제조에 활용되어 항공기 부품 수리에 드는 시간과 비용을 단축시켰다. 또한 이에 앞서 초대형 측정물의 고정밀 고속 측정에 필요한 3차원 측정기 및 레이저 스캐너와 트래커 등의 이동식 측정 장비를 통해 생산된 항공 부품 제품의 제작 정밀도와 품질을 검사할 수 있다. 헥사곤은 올해 국내 주요 국방 및 항공 제조업체와의 기술 세미나를 비롯해 항공 분야 케이스 스터디, 국방 항공 분야 웨비나를 개최해 항공우주 제조 분야의 디지털 솔루션 도입을 지원할 예정이다. 또한 지난 10년간 항공우주학회의 특별회원사로서 자사의 소프트웨어를 학생들에게 무상으로 지원하고, 학술대회 참가를 통해 기술 연구 교류를 지속해 관련 학계와의 협력과 소통을 이어나가고 있다. 한국 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스의 성 브라이언 사장은 “전 세계적인 방산업계의 수요 증가에 국내 방산업체들이 헥사곤의 다양한 솔루션을 활용할 경우, 기존 제품을 강화하고 신제품을 빠르게 개발해 출시하여 보다 신속히 대응할 수 있을 것으로 생각한다”면서, “국내 기술력이 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖고, MRO 분야와 같은 유망 업계에서 입지를 강화할 수 있도록 기술과 전문 인력 배치를 통해 맞춤형 지원을 해나가겠다”고 전했다.

유동해석, 멀티피직스 해석, Simcenter FLOEFD   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, www.siemens.com ■ 자료 제공 : 델타이에스, 070-8255-6001, www.deltaes.co.kr Simcenter FLOEFD는 지멘스 NX, Solid Edge, CATIA V5, Creo, SolidWorks와 같은 기계설계 3D CAD에 탑재된 CFD 해석 툴이다. Simcenter FLOEFD는 MCAD 환경에서 실행되기 때문에 3D CAD 데이터의 전환 또는 이동없이 곧바로 해석을 진행할 수 있다. 몇 번의 클릭만으로 복잡한 형상에 대한 유동 해석을 쉽고 빠르게 수행할 수 있다. 설계로부터 성능을 평가하고 재설계하는 반복 시간을 크게 단축시켜준다. 1. 제품의 주요 특징  (1) FAST ■ 3D CAD 데이터 정리의 신속한 진행 및 3D CAD에서 CFD 소프트웨어로의 Geometry transfer가 불필요 ■ 계산공간 내 유동영역 자동 검출 ■ 벽면 근처 조밀한 격자 불필요(Integral Boundary Layer Model 사용) ■ 수치계산-이론식-실험에 의한 경험식 등의 조합을 사용하여 CFD 해석을 수행(격자 등의 문제로 수치 해를 구하기 곤란한 곳에 경험식/이론식을 자동 적용하여 해를 구할 수 있음) (2) EASY ■ CFD 해석에 대한 전문지식을 요구하지 않음(3D CAD 설계자들에 유리)  ■ 3D CAD로 설계와 CFD 해석을 수행, 설계자들은 익숙한 환경에서 쉽게 사용이 가능함 ■ 수치계산-이론식-경험식 등의 자동 사용으로 수렴성이 매우 뛰어남 ■ 자동으로 육면체 격자 제작하여 해석하며, 사용자 필요시 수동격자 제작 가능 (3) ACCURACY ■ 2015년 일본자동차학회 상용 CFD 소프트웨어 자동차 외부유동 해석 블라인드 테스트 시험결과 비교, FLOEFD는 STAR-CCM+와 함께 가장 정확한 CFD 해석 소프트웨어임이 확인됨 2. 주요 기능 (1) 유동 해석 ■ 정상상태 및 과도상태 해석(Steady state and transient analysis) ■ 압축성 / 비압축성 유동 해석(Compressible / incompressible fluid flow analysis) ■ 해석 영역 내 일치하지 않은 유체해석 용 격자의 자동 연결 ■ HVAC 정확한 모델링을 위한 HVAC 전용 모듈 (2) 열 해석 ■ 정상상태 및 과도상태 해석(Steady state and transient analysis) ■ 전도, 대류, 복사열전달 해석(Conduction, convection and radiation) ■ 조립제품 및 단품 등에 대한 thermal coupling 해석, CFD 해석 결과와 구조해석 소프트웨어와의 data interface  (3) 전자기장 해석 ■ 저주파 전자기장 해석(Low frequency EM analysis) ■ 고주파 전자기장 해석(High frequency EM analysis) (4) EDA 인터페이스 기능(data importing with EDA(PADS, ORCAD, Altium, etc…)  (5) 구조해석 ■ 정적 선형 구조해석(Static Linear analysis) ■ 정적 비선형 구조해석(Static non-linear analysis) ■ 육면체 자동격자 제작  (6) 배터리 해석 전용 모듈 (7) LED 해석 전용 모듈(Special purpose analysis module for LED lamp) ■ LED 열 모델링  ■ Monte Carlo 복사모델을 사용하여 LED 광원을 정확하게 해석   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

절삭 해석 소프트웨어, Production Module   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 : Third Wave Systems Inc., www.thirdwavesys.com ■ 자료 제공 : 오비피이엔지, 031-287-4078, www.obp.co.kr TWS(Third Wave Systems) Production Module은 가공 툴패스의 절삭력 분석과 최적화를 제공한다.  Production Module(프로덕션 모듈)은 전체 가공 툴패스와 공구 정보 그리고 피삭재 모델을 통해 절삭 공정을 실제와 같이 시뮬레이션하고 절삭력, 온도, 가공동력, 토크 등의 다양한 물리량을 분석한다. 이를 바탕으로 사용자는 가공 툴패스를 물리량 관점에서 분석하고, Production Module에서 제공하는 다양한 최적화 기법을 통해 더 진보되고 개선된 가공 툴패스를 획득할 수 있다. 2003년 출시된 이래로 Production Module은 가공 툴패스의 절삭력 분석과 최적화의 가장 선두의 기술을 보이고 있다. 현재 8.4 버전인 Production Module은 3축, 5축 가공의 밀링, 드릴링뿐만 아니라 선반 작업에 이르기까지 다양한 가공공정의 절삭력 분석 및 최적화를 지원하고 있다.   1. 주요 특징 (1) 파라미터를 이용한 표준 공구 및 피삭재 모델 적용 : Production Module은 공구의 형상정보를 파라미터로 손쉽게 입력할 수 있으며 DWG, STEP, STL 등의 외부 CAD 데이터도 입력 가능하다. 사용자는 툴패스의 검증 절차에서 기존에 작성해둔 VERICUT 셋업의 공구 정보를 바로 Production Module 내로 불러들일 수 있다. (2) 140여 종 이상의 피삭재 라이브러리 : 절삭력을 결정하는 가장 중요한 요소는 바로 피삭재의 물성이다. Production Module은 기존에 개발된 140여 종 이상의 피삭재 라이브러리를 구축하고 있다. 재료는 탄소강, Al 합금, Ni 합금, Ti 합금 뿐만 아니라 주철계의 물성도 포함하고 있다. 또한 사용자는 실험을 통해 커스텀 물성을 입력할 수 있다. (3) 툴패스 포맷 G-code vs. CL-data :  Production Module은 크게 두 가지 형식의 가공 툴패스 분석과 최적화를 지원한다. 하나는 ISO 규격의 G-code 포맷이며, 다른 하나는 CATIA CAM, NX CAM, MasterCAM 등에서 사용되는 CL-data 포맷이다.  두 포맷은 각각 장단점이 있는데, G-code 계열은 많은 사용자가 사용해 온 만큼 읽기 쉬우며(가독성 우수) 때로는 매뉴얼 수정도 가능하다. 반면 5축 툴패스일 경우 올바른 작업좌표계 인식을 위해 공작기계의 정보를 더 요구하기도 한다.  CL-data의 경우는 공구의 중심 정보로부터 공구의 위치 및 위상이 결정된 raw 데이터라고 볼 수 있다. 때문에 CAM 화면에서 보는 가장 순수한 형태의 툴패스 포맷이다. 또한 공구의 방향벡터를 포함하고 있어서, 별도의 셋업 없이 바로 5축 코드를 인식할 수 있다. (4) 기타 기능  Production Module 2D는 선반 작업 시 제품에 생성되는 표면 거칠기를 예측할 수 있는 모델을 제공하며, 최신의 Production Module 8.4는 밀링 작업시 Radial Force에 발생하는 Tool Deflection의 값을 예측할 수 있다. 또한 가공 후의 피삭재 형상을 voxel mesh 포맷으로 출력하여 외부의 구조 해석 소프트웨어에서 다양한 FEA를 수행할 수 있다.  2. 도입 효과 (1) 절삭력 밸런싱 및 가공시간 단축 Production Module의 절삭력 분석 및 최적화의 기본 목표는 바로 절삭력 및 동력 그리고 주축 토크 등으로 대표되는 가공부하의 밸런싱이다. 유저가 선정한 절삭변수에 결정된 가공 툴패스는 최종 형상의 복잡성, 툴패스의 방법론 등에 따라 절삭력의 변화가 극심하다. Production Module은 사용자가 처음 작성한 베이스라인(Baseline) 툴패스의 변화무쌍한 절삭력을 분석하고 최적화하여, 높은 절삭력 수준은 이송속도를 낮추어 공구의 안정성을 확보한다. 동시에 낮은 절삭력 수준은 충분히 이송속도를 높여 가공시간을 확보한다.  (2) 공구 수명 증대 Production Module의 주요 특징으로 Force Spikes라고 칭하는 극히 짧은 시간 절삭력이 크게 증감되는 현상을 방지하는 데에 있다. 유저가 의도치 않은 가공속도와 절입량으로 인해 발생하는 Force Spikes는 공구의 이상 마모(Abnormal wear)나 치핑(Chipping)의 주요한 원인인데, 바로 절삭력의 분석을 통해 이 Force Spikes를 확인할 수 있다. 유저는 추후 CAM 툴패스의 재수정이나 Production Module의 최적화 기능을 통해 이 Force Spikes를 제거할 수 있으며, 공구 수명을 크게 증대시킬 수 있다.  (3) 가공 툴패스 개발 노력 단축 가공 툴패스를 개발하는 기간은 제품에 따라 짧게는 수 일에서 길게는 몇 달이 소요되기도 한다. 특히 항공업계에서는 개발기간이 그 복잡성에 따라 개발 기간이 크게 소요되는데, 동시에 제품의 시제 가공(Pilot Test)을 통해 가공 툴패스의 완성도를 높이고자 노력한다.  Production Module은 가공 툴패스의 개발과 시제 가공 등의 일련의 과정속에서 절삭력 분석을 통해 미리 위험한 절삭력 영역을 포착하여 툴패스를 CAM에서 수정토록 유도하거나, 그 자체의 최적화 기능을 이용하여 위험영역을 안정토록 만들 수 있다.  또 다른 획기적인 방법으로서 이전의 개발되어 성공적인 양산이 진행된 또는 이미 완료된 프로젝트의 툴패스를 Production Module을 통해 분석함으로써, 기존 프로젝트의 담보된 데이트를 훌륭히 벤치마크(Benchmark)할 수 있다. (4) R&D 역량 확보 최근 Production Module은 전통적인 가공부하 및 가공시간 단축의 목표를 넘어서 다양한 연구개발 영역에서 활용되고 있다. 가장 크게 활용되는 영역은 공구 안정성을 위한 구조해석 분야와 Fixture 설계 영역이다.  기존의 가공분야에서 절삭력은 항상 공구동력계나 로드셀 등의 센서를 이용한 실험을 통해서만 획득할 수 있었으나, Production Module은 가공 툴패스의 시뮬레이션을 통해 전체 툴패스의 절삭력을 상당 수준의 정확도로 획득할 수 있게 한다. 이는 실험적인 방법보다 훨씬 값싸며 짧은 시간을 소요하는 장점이 있다.   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

구조, 유동 해석 소프트웨어, midas NFX   주요 CAE 소프트웨어 소개   ■ 개발 및 자료제공 : 마이다스아이티, 031-789-2000, www.midasit.com midas NFX는 일반 설계자들이 제품설계에서 요구되는 각종 구조∙열∙유동 해석과 궁극의 목표인 최적설계를 효과적으로 수행하여 유용한 결과를 얻을 수 있도록 설계자 친화적인 작업환경과 신뢰도 높은 결과를 제공하는 토탈 해석 솔루션이다. 기본적인 구조 해석부터 시작하여 열 해석, 낙하 해석, 피로 해석, 유동 해석, 비선형 해석 등의 복잡한 해석까지 다양한 해석을 하나의 프로그램으로 수행할 수 있는 환경을 제공하고 고성능 병렬 솔버를 이용하여 대규모 모델에 대한 해석도 원활하게 지원한다. midas NFX는 CAD 업무를 주로 하는 일반설계자를 비롯하여 구조해석 CAE 전문가까지 폭넓은 사용층을 만족시킬 수 있는 범용 구조해석 프로그램이다.    1. 설계 최적화를 위한 CAE 활용 방안 산업 현장에서 개발 기간을 단축시키고, 설계프로세스 비용을 절감시키기 위해 CAE가 활용되고 정착되고 있다. 하지만 향후 한층 가속화될 개발 기간의 단축이나 초기 설계 단계에서의 품질 확보 경쟁에 필요한 CAE 전문가는 부족이 예상된다. 이로 인해 설계자가 직접 해석 업무를 수행할 필요성이 대두되고 있으며, 최근 CAE 전문가가 아닌 설계자가 해석하는 체제의 확립을 과제로 하는 기업이 증가하고 있는 실정이다. 이러한 상황에서 설계자들의 CAE 이해도를 증진시키고 해석 방법의 표준화와 업체별 해석 프로세스를 전용화 시키는 것이 경쟁력 상승에 효과적이다.  CAD 모델링부터 시작하는 기존 프로세스에서 더 나아가 업계에 더욱 생산성을 향상시키기 위한 일환으로써 대두되는 선행(Up-Front) CAE 엔지니어링과 함께, 최적설계에 대한 개념과 실무 활용 방법을 소개한다.   2. 다분야 통합해석 소개 제작 전의 많은 시험을 감소시킴으로써 비용을 절감하고, 실험으로 대체할 수 없는 부분에 적용하여 품질 향상을 기할 수 있는 CAE 분야는 기술의 발전을 거듭하면서 수많은 분야로 나뉘어져 개발되고 각기 다른 프로그램으로 성장해왔다. 여러 CAE 툴로 세분화되는 현상은 각 툴을 활용할 수 있는 전문가 양성에 어려움을 야기하면서 현업에서는 전문가 부재가 큰 이슈로 부각되는 현실을 맞이하게 되었다. 또한, 단편적인 해석을 넘어 복합적인 문제가 실무에서 많이 발생함에 따라 CAE의 중요성은 더욱 높아지는 현실이다. 이러한 문제점들을 해결하기 위한 다분야 통합 해석은 신뢰도를 바탕으로 한 고성능의 알고리즘이 필수적으로 뒷받침되어야 한다.  midas NFX는 기본적인 구조 해석부터 시작하여 열 해석, 피로 해석, 유동 해석, 비선형 해석 다양한 해석을 하나의 프로그램으로 수행할 수 있을 뿐만 아니라, CAD 설계자들도 쉽게 배울 수 있는 환경을 제공하여 현업의 문제를 해결하는 데에 가장 적합한 One-Stop 솔루션이 될 것이다. CAE 분야의 수많은 장점에도 불구하고, 아직 현업에서 설계자들이 쉽게 사용하기 힘든 가장 큰 이유는 어떻게 실무에서 성과를 낼 수 있고, 적절하게 활용하는지에 대한 방법을 잘 알지 못하기 때문이다. 마이다스아이티는 해석을 처음 시작하는 설계자들도 바쁜 실무 일정 중에 효율적으로 해석을 진행하고, 실수를 최소화할 수 있도록 온라인/오프라인 정기교육, 해석자료와 사용자 문의를 위한 기술지원 사이트, Project Adviser 서비스 등 다양한 기술지원 서비스를 제공하고 있다. midas NFX의 다분야 통합 해석 기술은 하나의 프로그램, 단일 모델로 다양한 분야의 해석을 통합/연계 진행할 수 있기 때문에 해석이 낯선 설계자뿐만 아니라 복잡한 해석을 필요로 하는 전문 해석 엔지니어 역시 만족시킬 수 있다. midas NFX는 다양한 상황에 대하여 제품의 제반 성능을 정략적으로 예측하고 최적 설계를 달성할 수 있도록 지원하여 설계 시간 및 비용을 절감하고 혁신적인 설계안을 도출할 수 있도록 개발된 제품이다.     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

버스바의 최적 설계 프로세스 단축하기   파워서플라이나 전기차 배터리와 같은 고전력 장치에 사용되는 버스바(BusBar)는 최적 설계 도출을 위해 다수의 전열 해석이 동반되어 수많은 워크플로를 진행해야 한다. 태성에스엔이가 자체 개발한 전열 해석 자동화 프로그램인 BeHAP을 이용하면 단일 환경에서 전열 해석을 한 번에 진행 가능하다. 이번 호에서는 버스바 전열 해석 자동화 프로그램에 대한 소개와 사용 방법을 설명하고자 한다.   ■ 김재원 태성에스엔이 구조 2팀 매니저로 구조해석 및 자동화 프로그램에 대한 기술 지원을 담당하고 있다. 이메일 | jwkim21@tsne.co.kr 홈페이지 | www.tsne.co.kr   파워 서플라이나 전기차 배터리와 같은 고전력이 필요한 장치에 많이 사용되는 버스바는 전선과 동일한 기능을 가지면서 형상적으로 단단하고 정밀한 제작이 가능하기 때문에, 보다 효율적인 공간 활용이 가능하다.  그에 따라 형상 최적 설계에 대한 연구가 많이 진행되고 있으나 최적 설계 도출을 위해서 다수의 전열 해석을 수행해야 하기 때문에, 수많은 워크플로 생성으로 인해 업무 효율성이 떨어지는 어려움이 있다. 태성에스엔이에서 제작한 버스바 전열 해석 자동화 프로그램인 BeHAP을 사용하면 다수의 전열 해석이 필요 없이 단일 환경에서 다양한 전열 해석 수행이 가능하다.    BeHAP 소개 전열 해석은 전기 해석과 발열 해석의 연성 해석이 필요하기 때문에, 다양한 환경에서 해석이 진행된다.(그림 1)   (a) 해석 시스템 생성   (b) 물성 추가   (c) 형상 수정   (d) 격자 생성 및 경계 조건 부여   (e) 결과 확인 그림 1. 앤시스 환경에서의 전열 해석 프로세스   <그림 1>과 같이 앤시스의 전열 해석 프로세스는 워크벤치(그림 1-a~b), SCDM(그림 1-c), 메커니컬(그림 1-d~e) 환경을 거쳐 전/후처리를 진행하기 때문에, 워크플로가 매우 복잡해진다. 이러한 경우 BeHAP을 사용하여 이러한 문제를 해결할 수 있다. BeHAP은 <그림 2>와 같이 하나의 환경에서 전/후처리를 한 번에 수행할 수 있다. 또한, 해석 워크플로의 단순화로 해석 숙련도가 낮은 설계 엔지니어도 쉽게 사용할 수 있다는 장점이 있다.   (a) 모델 불러오기   (b) 물성 추가 및 적용   (c) 경계 조건 부여   (d) 결과 확인 그림 2. BeHAP에서의 전열 해석 프로세스     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

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