개발 배경 실물 시험 위주의 테스트로 설계를 하고 검증을 하는 시스템은 시행 착오로 인한 개발 일정 증가뿐만 아니라, 설계 최적화에 소요되는 개발 시료 및 계측 환경에 드는 개발 비용이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제들은 이미 많은 사람들이 인식하고 있으며, 이를 위해서 CAE와 같은 기술을 활용하여 가상 환경의 개발을 통해 개발 생산성을 높이려는 노력을 많이 하고 있다. 지금까지 많은 회사들이 부품 단위의 3D CAE를 개발에 많이 활용하고 있지만, 이는 제한된 영역에서 개별 부품의 설계에 활용될 수 있는 방법이며, 실제 제품 관점의 성능과 품질을 확보를 위해서는 시스템 관점의 가상 환경 개발이 필요하다. 에어컨, 냉장고와 같은 가전 제품의 제어 시스템을 생각해본다면, 해당 하드웨어와 소프트웨어를 설계하기 위해서 그것들이 구동을 시키는 모터와 컴프레서 그리고 부하가 되는 사이클 시스템까지 함께 고려되어야만 원하는 성능과 품질을 얻을 수 있다. 이러한 복합적인 시스템 해석을 개발 컨셉 단계에서부터 수행할 수 없을까 하는 것이 우리의 최근 관심사이다. 하지만 다수의 부품 모델의 결합 시 컴퓨팅 파워의 한계로 해석에 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라, 제어 시스템과 기구 시스템의 서로 다른 물리계의 연결이 쉽지가 않을 수 있다. 이 글에서는 이러한 문제를 어떻게 해결하며 시스템 관점의 제어 시스템 가상화를 구현하고 있는지 소개하고자 한다.   그림 1. 제어 시스템 가상 환경 개발 효과   제어 시스템 디지털 목업 구현 기술 주요 CAE 툴 제어 시스템의 가상화를 위해 필요한 CAE 툴(tool)은 기본적으로 회로 해석, 소프트웨어, 전자계 해석, 열 해석 등 4개 분야이다. 회로 해석은 앤시스 트윈 빌더(Ansys Twin Builder)를 사용하고 있으며, 이 툴로 회로 부품의 전기적 특성 모델링 및 기본적인 회로 해석부터 EN55014-1 규격과 같은 전도성 EMI 노이즈 해석까지 활용하고 있다. 그리고 다른 전자계 해석 소프트웨어와의 결합 및 연성 해석을 해당 툴을 중심으로 가능하다. 소프트웨어 해석은 앤시스 SCADE라는 모델 기반 로직 설계 툴을 사용하고 있다. 인버터 모터 제어를 제어 블록 기반으로 모델링하고 자동으로 소프트웨어 코드를 생성할 수 있으며, 모터 모델과 결합하여 내부 알고리즘 검증에 활용할 수 있다. 그리고 항공기 시스템 인증 표준 개발 프로세스를 다루는 ARP4754A, 자동차 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262 등과 같은 산업 표준 프로세스 및 규격을 지원하고 있다. 전자계 해석은 주로 모터를 대상으로 하고 있으며, 이를 위해 앤시스 맥스웰(Ansys Maxwell)을 사용하고 있다. 가전 제품에 사용되는 다양한 종류의 모터를 해석하고 1D 모델 개발에 활용하고 있다. 이를 기반으로 부하 토크, 효율 소음 등의 해석으로 확장이 가능하다. 마지막으로 열 해석은 앤시스 아이스팩(Ansys Icepak)을 사용하고 있다. 발열은 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 필수적으로 검토가 필요하기에 관련 열 해석 프로세스를 현재 구축 중에 있다. 트윈 빌더의 회로 해석과 맥스웰에서 계산한 전력 손실 양을 기반으로 아이스팩에서 부품별 온도를 확인할 수 있다.   그림 2. 제어 시스템을 위한 주요 해석 소프트웨어   연성 해석 기술 제품 관점으로 제어 시스템을 해석하기 위해서는 전기 시스템 모델과 기계 시스템 모델이 결합되어 연성해석이 가능해야 한다. <그림 3>은 냉장고 모델을 대상으로 시스템간의 결합을 어떻게 구현하였는지 정리한 내용이다. 소프트웨어 모델과 회로 해석 결과들을 각각 1D 모델로 구현하여 사이클 기구 모델에 사이클을 제어할 수 있도록 했다. 이렇게 구현된 사이클 모델을 통해 부하를 계산을 할 수 있게 되고, 부하는 컴프레서 및 모터 모델과 결합하여 토크를 출력할 수 있게 된다. 토크는 다시 제어 시스템 모델에 입력을 함으로써 실사용 조건의 부하가 반영된 회로 해석이 가능해진다.   그림 3. 전기 시스템과 기계 시스템의 결합   C-FMU 소프트웨어는 양산 코드를 FMI(Functional Mock-up Interface : 기능 목업 인터페이스)라고 하는 서로 다른 물리계 및 서로 다른 해석 소프트웨어간의 표준화된 인터페이스에 맞게 FMU(Functional Mock-up Unit : 기능 목업 유닛)로 빌드하였고, 우리는 이것을 C-FMU라고 이름붙였다. 양산 제어 소스코드는 C 언어를 기반으로 자체 개발하기 때문에 FMI를 지원하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 신뢰할 수 있는 제어 시스템의 검증 및 모델화를 위해서는 양산 소스코드를 그대로 가상화하는 것이 중요했다. 그래서 비주얼 스튜디오 2019(Visual Studio 2019) 개발 툴을 통해 양산 소스코드와 FMI 표준 템플릿을 통합하여 FMU로 빌드할 수 있게 구현했다.   그림 4. 사이클 제어 소프트웨어 모델 가상화   인버터 드라이브 ROM 인버터 드라이브 모델과 사이클 모델의 연성해석에 있어서는 해석 속도가 큰 문제가 되었다. 인버터 로직의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수 초 내외로 짧지만, 해석을 위한 샘플링 타임은 회로 동작 주파수의 20배 이상 수준인 수 마이크로초(μsec) 이하로 매우 촘촘하게 해석을 해야 한다. 사이클 모델의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수십 분 단위로 상대적으로 길고 해석을 위한 샘플링 타임도 밀리초(msec) 이상으로 상대적으로 길다. 두 시스템을 결합한 연성해석 시에는 정상 상태에 도달하기까지는 사이클을 고려해서 수십 분의 긴 시간의 해석이 필요한 반면, 제어기의 안정적인 동작을 위한 해석 샘플링 타임은 수 마이크로초 이하로 설정을 해야 되기에 전체 해석 시간은 극단적으로 길어진다. 이를 위해 ROM(Reduced Order Model : 차수 축소 모델)이라고 하는 1D 모델을 구현했다. 사이클 모델에서 인버터 드라이브로 입력하는 정보와 인버터 드라이브에서 사이클 모델로 출력하는 정보를 정의하고, DOE(Design of Experiment : 실험계획법)를 통해 다양한 조건의 해석을 미리 수행한 후 그 입력 및 출력의 결과물을 이용하여 ROM을 만들었다. ROM을 만들기 위해서 수많은 조건의 해석을 해야 한다는 단점이 있지만, 일단 만들어진 ROM은 다양한 설계에서 재 사용이 가능하고, 해석 시간이 매우 빠르다는 장점이 있다.   부하 토크 ROM 인버터 제어 시스템의 해석을 위해서는 구동하는 모터에 입력되는 부하가 필요하다. 간단한 계산 혹은 실측 결과를 바탕으로 정상 상태의 일정한 크기의 부하 토크를 얻을 수도 있지만, 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위해서는 실제의 컴프레서 및 모터 동작이 반영된 다이나믹한 부하 토크 모델이 필요하다. 현재는 수식 기반의 모델을 구현하여 컴프레서 부하에 맞는 Gas Force를 해석하고 토크를 출력하는 방식을 적용하고 있으며, 적합도를 높이기 위해서 3D CAE로 해석을 하는 방법도 검토 중이다. 이렇게 계산된 부하 토크 또한 1D ROM으로 만들어 인버터 드라이브 시스템과 결합하여 드라이브를 검증하는데 사용하고 있다.   디지털 목업 환경 구축 및 활용 <그림 5>는 냉장고 모델을 대상으로 실제 제품 모델 환경과 흡사하게 주요 부품을 모델링 후 결합한 디지털 목업 사례이다. 사이클 기구 모델에서 계산된 온도 센서 정보를 사이클 제어 소프트웨어 모델로 입력을 하면 제어 지령을 기구 모델로 보낸다. 이러한 과정에서의 냉동 사이클 온도 정보는 컴프레서 부하 토크 모델로 입력되고, 컴프레서 모델은 토크 크기를 출력하여 인버터 드라이브 모델로 보내준다. 인버터 드라이브 모델은 입력되는 토크 크기를 모터 모델에 입력하여 드라이브의 동작을 해석할 수 있게 된다.   그림 5. 냉장고 디지털 목업   <그림 6>은 냉장고 디지털 목업의 검증을 위하여 사이클 제어 로직을 실측과 비교한 결과로, 일치함을 알 수 있다. 제어 로직의 변경에 대한 검증, 제품 성능의 예측, 설계 최적화 등 다양한 케이스에서 활용이 가능할 것으로 예상된다.   그림 6. 냉장고 사이클 검증 사례   <그림 7>은 모터 제어 튜닝을 가상화한 사례이다. 실제의 모터 제어 검증은 챔버를 포함한 다수의 계측 장비가 필요하며, 튜닝을 하는데 상당한 시간이 필요하다. 이를 디지털 목업 환경으로 구현하여 챔버나 장비가 필요 없이 다양한 시험 케이스를 언제 어디서나 빠르게 해석할 수 있다. 뿐만 아니라 측정이 어려운 부분에 대해서도 가상 환경에서는 직관적으로 쉽게 확인할 수 있다는 점이 큰 이점이다.   그림 7. 모터 튜닝 시험 대체 사례   <그림 8>은 에어컨 드라이브의 부품 온도를 해석한 사례로, 사이클에서 계산된 부하를 모터에 입력하고 해당 부하에서 발생되는 전력 손실을 계산하여 온도를 확인한 결과 실측과 유사함을 알 수 있었다. 이전에는 드라이브에서 발생되는 전력 손실을 정확히 계산을 못하여 온도 해석 시에 실측과 오차가 크게 났지만, 제어와 기구 시스템의 연성 해석을 통해 정확도 높은 예측이 가능해졌다.   그림 8. 에어컨 인버터 드라이브 부품 온도 해석 사례   맺음말 지금까지 가전 제품을 대상으로 제어 시스템 디지털 목업 기술에 대해서 소개했다. 개발 초기 단계에서부터 설계의 방향을 확정하고 검증하며, 품질을 미리 확보하기 위해서는 복합적인 시스템 관점에서의 해석이 필요하다. 이를 위해 제어 시스템의 가상화에 필요한 CAE 툴 및 기구 시스템과의 연성해석을 위한 C-FMU, ROM 등의 기술을 소개했다. 아직은 일부 영역에서의 검증이 가능한 수준으로, 향후 모델을 고도화하고 필요한 기술을 확보하여 진정한 디지털 트윈이 만들어질 수 있도록 계속 연구할 예정이다. 궁극적으로는 제품 개발 일정의 단축 및 성능/원가 최적화 실현 및 제품이 실제 사용되는 환경의 정보들이 IoT(사물인터넷) 등을 통해 디지털 모델로 수집되고 가상 제품 모델에서 검증되어, 고객 맞춤형 제어가 될 수 있도록 드라이브 시스템을 업데이트할 수 있는 미래를 그리고 있다.   ■ 이 글의 내용은 2022년 11월 18일 진행된 ‘CAE 컨퍼런스 2022’의 발표 내용을 정리한 것이다.   박귀근 LG전자 H&A연구센터의 제어 MBD 프로젝트 리더로서 전력전자(인버터 및 컨버터) 분야의 연구위원이다. 최근 관심사 및 연구분야는 CAE 해석을 통한 가전 제품의 가상 제어 드라이브 개발을 실현하는 것이다. 궁극적으로 가전 제품의 WiFi 모뎀을 통한 디지털 트윈 구현 및 개발 일정 단축 및 설계 최적화 등을 실현하고자 한다. (홈페이지)     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

  15　Theme. 2022 캐드앤그래픽스 독자 설문조사 Part 1. 2022년 주요 이슈 및 산업 분야 산업을 둘러싼 환경에 대응하는 DX 노력 지속… 엔지니어링 업무 변화에 따른 부담은 과제 Part 2. 소프트웨어 활용 및 선호도 3D CAD의 사용 비중 확대 및 CAD 중심의 통합 솔루션에 대한 선호 높아 Part 3. 서비스, 클라우드 및 하드웨어 서브스크립션/클라우드의 신규 도입 주저하는 응답이 증가 Part 4. 2023년 제조·건설 분야의 과제와 전망 경기 침체에 대한 우려 속에 위기 극복을 위한 대응 방법 찾는다   Infoworld   Hot Window 30　탄소 중립 시대, 선박용 엔진에 대한 도전과 가상 제품 개발의 역할 / 안성찬 36　배터리 셀의 열폭주 예측 해석을 위한 연성 해석 기법 개발 / 김창완 40　DX 실현을 위한 제어 시스템 디지털 목업 기술 개발 / 박귀근   Case Study 45　AR 콘텐츠를 활용한 문화재 복원 프로젝트　증강현실로 만나는 황룡사 중문과 남회랑 48　차세대 시뮬레이션 솔루션 개발 위한 R&D 프로젝트　항공우주 시뮬레이션에 언리얼 엔진을 활용하는 록히드 마틴   People & Company 52　텐일레븐 김동철 기술이사, 박재범 팀장　반복적인 건축설계 작업을 AI 솔루션으로 해결하다 54　알테어 우베 슈람 최고 비전 책임자　디지털 트윈으로 산업의 혁신 돕는 기술 기업 추구   Focus 57　시그래프 아시아 2022, 최첨단 컴퓨터 그래픽과 디지털 융합 기술 선보여 62　인텔, 차세대 컴퓨팅 장치 누크 익스트림 13 통해 크리에이터 시장 공략 64　2022 플랜트 융합기술 콘퍼런스, 플랜트 산업의 디지털 전환을 위한 전략 모색  86　유니버설 로봇, 협동로봇 시장의 확대 겨냥한 신제품 및 전략 소개   On-Air 66　캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상중계　스마트 제조 산업 결산과 2023년 전망   Column 67　트렌드에서 얻은 것 No. 13  / 류용효　CES 2023을 통한 기업 경쟁력 내재화 방안 70　디지털 지식전문가 조형식의 지식마당 / 조형식　디지털 연금술사와 디지털 트윈   New Product 82　모바일 디바이스용 3D 스캐닝 앱　리얼리티스캔 84　이달의 신제품   74　News 80　New Books   27　창간 29주년 기념 독자 이벤트 72　2023 국내외 전시 및 행사 일정   CADPIA   AEC 89　BIM 칼럼니스트 강태욱의 이슈 & 토크 / 강태욱　편리한 온라인 코딩 통합 개발 환경 코드샌드박스 이야기 92　데스크톱/모바일/클라우드를 지원하는 아레스 캐드 2023 (8) / 천벼리　시스템 언어 설정 94　새로워진 캐디안 2023 살펴보기 (3) / 최영석　구성선 기능 소개   Reverse Engineering 98　이미지 정보의 취득, 분석 및 활용 (1) / 유우식　측정의 목적(호기심, 정보 수집)   Mechanical 103　제품 개발 혁신을 가속화하는 크레오 파라메트릭 9.0 (6) / 김주현　크레오 IFX 알아보기   Manufacturing 110　NCG CAM 기능을 이용한 3D CAM 작업 (4) / 김민관　가공의 첫 단계 - 황삭 가공   Analysis 114　앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례 / 이종원　PyFluent 소개 : 플루언트를 위한 파이썬      

CAE 컨퍼런스 2022 발표 내용 정리 (2)   ‘CAE 컨퍼런스 2022’가 지난 11월 18일 수원컨벤션센터에서 열렸다. ‘제4회 스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2022)’과 함께 진행된 이번 CAE 컨퍼런스에서는 ‘디지털 트윈과 DX 그리고 미래 모빌리티’를 주제로, 다양한 산업분야에 적용되면서 디지털 전환의 핵심 요소로 자리잡고 있는 CAE 및 시뮬레이션 기술의 발전상과 적용 사례가 폭넓게 소개됐다. ■ 정수진 편집장   ▲ LG전자 박귀근 연구위원   LG전자 박귀근 연구위원은 ‘CAE 컨퍼런스 2022’ 기조연설을 통해 ‘디지털 전환을 위한 제어 시스템 디지털 목업 기술 개발’에 관한 내용을 소개했다. 많은 제품에 필요한 모터 제어 시스템의 개발 과정에서, LG전자는 기계 구조와 제어 시스템을 연결하는 해석에 대해 고민을 안고 있었다고 한다. 지금까지는 실물 목업을 활용한 실험과 테스트 위주의 개발이 진행됐지만, 이를 개선하기 위해 제어 시스템의 디지털 목업(DMU)을 만들어 활용하겠다는 것이 LG전자의 방향이다. 제어 시스템은 하드웨어와 소프트웨어 요소로 구성된다. 이 중 하드웨어에 대해서는 전자기 해석, 소음/진동 해석, 열 해석 등이 요구되고, 소프트웨어에 대해서는 모델 기반 설계, 가상 품질 검증, 데이터 기반의 개발 등이 과제로 여겨진다. 다수의 제어 드라이브와 마이크로프로세서가 연결되는 제어 시스템의 특성상 여러 요소 및 하드웨어-소프트웨어의 연성해석도 필요하다. 박귀근 연구위원은 “디지털 목업의 궁극적인 목표는 사전 검증부터 설계를 최적화함으로써 제어 시스템 개발의 속도를 높이고 비용을 줄이는 것”이라고 설명했다. 제어 시스템의 디지털 목업을 구현하는 과정에서 우선 필요한 것은 기계 시스템과 전기 시스템의 결합이었는데, LG전자는 각 도메인의 지식을 가진 엔지니어들이 전자기 해석 툴로 쉽게 접근하고 이해할 수 있도록 하는 데에 주력했다. 기계 시스템과 전기 시스템으로 구성된 디지털 목업의 연성해석을 위해서는 각 핵심 부품의 1D 모델을 결합했고, 기존에 개발된 소프트웨어는 FMI(기능 목업 인터페이스)를 통해 해석 모델로 가상화했다. 또한, 소프트웨어 안전 규격을 준수하면서 자동으로 코드를 생성하는 소프트웨어 해석 툴을 활용해 알고리즘을 개발하고, 회로 및 시스템 해석 툴을 활용해 EMI를 예측할 수 있도록 했다.   같이 보기: [포커스] CAE 컨퍼런스 2022, 제조산업의 디지털 전환을 위한 CAE의 발전과 활용방안 소개 (1) 친환경 선박 엔진의 개발을 위한 CAE와 디지털 전환 (2) 하드웨어와 소프트웨어를 포괄하는 디지털 목업 (3) CAE가 주도하는 제품 개발 프로세스 구축 (4) 제품 개발 라이프사이클을 최적화하는 디지털 트윈 (5) 입자 기반 유체해석 기술의 발전 기대 (6) 다물리 연성 해석으로 제품 개발 역량 강화 (7) 시뮬레이션 기반의 디지털 트윈 플랫폼 개발 (8) 광학 시스템의 효과적인 개발 위한 시뮬레이션 (9) 실현 가능한 UAM 개발을 위한 기술 과제 (10) 배터리의 손상을 다중물리해석으로 검토

‘CAE 컨퍼런스 2022’가 지난 11월 18일 수원컨벤션센터에서 열렸다. ‘제4회 스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2022)’과 함께 진행된 이번 CAE 컨퍼런스에서는 ‘디지털 트윈과 DX 그리고 미래 모빌리티’를 주제로, 다양한 산업분야에 적용되면서 디지털 전환의 핵심 요소로 자리잡고 있는 CAE 및 시뮬레이션 기술의 발전상과 적용 사례가 폭넓게 소개됐다. ■ 정수진 편집장     CAE 컨퍼런스 준비위원회 위원장인 오재응 한양대학교 명예교수는 개회사를 통해 CAE/시뮬레이션 분야에서 활발히 모색되고 있는 MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링)와 PHM(건전성 예측 및 관리) 등의 개념을 소개했다. 시스템의 복잡성이 커지는 가운데 MBSE를 위해서는 체계적인 정보교환 언어를 활용해 데이터를 교환하고 추적해야 할 필요성이 제기되고 있다. 이와 함께 설계기간 단축도 중요한 이슈가 되고 있어, PHM에 대한 관심도 높아지고 있다. 오재응 위원장은 “제조기업의 궁극적인 목표는 제품의 제작성과 신뢰성을 높이는 데에 있다. 이를 위해 CAE를 포함해 다양한 기법을 적용함으로써 생산을 효율화하려는 노력이 진행 중”이라면서, “이번 CAE 컨퍼런스가 제조 분야의 미래를 모색할 수 있는 기회가 되기를 바란다”고 밝혔다.   ▲ CAE 컨퍼런스 준비위원회 오재응 위원장   ‘CAE 컨퍼런스 2022’의 기조연설에서는 현대중공업의 안성찬 상무가 탄소중립 시대를 맞아 새로운 선박용 엔진의 개발 과제와 가상제품개발(VPD)의 역할에 대해 소개했다. LG전자 박귀근 연구위원은 기조연설을 통해 ‘디지털 전환을 위한 제어 시스템 디지털 목업 기술 개발’에 관한 내용을 소개했다. 이외에도 ▲현대모비스 최봉근 책임연구원의 ‘CAE 주도 제품 개발 프로세스의 혁신’ ▲지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 신성원 전무의 ‘전기자동차 개발을 위한 디지털 트윈 활용’ ▲이에이트 류제형 솔루션사업부문장의 ‘LBM 기술이 접목된 CFD 소프트웨어가 주목받는 이유’ ▲헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스 임태균 퓨처모빌리티 팀장의 ‘다양한 산업분야에서 사용되는 다물리 현상에 대한 연성해석 사례’ ▲페이스 한우주 리드의 ‘시뮬레이션 기반 디지털 트윈 구축 서비스를 제공하는 웹기반 클라우드 SaaS Platform’ ▲앤시스 코리아 김진희 차장의 ‘통합 광학 솔루션을 활용한 카메라 시스템 설계 및 해석’ ▲서울대학교 이관중 교수의 ‘도심항공교통(UAM)의 현황과 미래 과제’ ▲건국대학교 김창완 교수의 ‘다중물리해석을 이용한 외부 하중에 대한 배터리 손상 및 열폭주 해석’ 등 다양한 발표가 진행됐다.   같이 보기: CAE 컨퍼런스 2022 발표 내용 정리 (1) 친환경 선박 엔진의 개발을 위한 CAE와 디지털 전환 (2) 하드웨어와 소프트웨어를 포괄하는 디지털 목업 (3) CAE가 주도하는 제품 개발 프로세스 구축 (4) 제품 개발 라이프사이클을 최적화하는 디지털 트윈 (5) 입자 기반 유체해석 기술의 발전 기대 (6) 다물리 연성 해석으로 제품 개발 역량 강화 (7) 시뮬레이션 기반의 디지털 트윈 플랫폼 개발 (8) 광학 시스템의 효과적인 개발 위한 시뮬레이션 (9) 실현 가능한 UAM 개발을 위한 기술 과제 (10) 배터리의 손상을 다중물리해석으로 검토     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

제12회 CAE 컨퍼런스가 '디지털 트윈과 DX 그리고 미래 모빌리티’를 주제로, 11월 18일(금) 수원컨벤션센터에서 개최됐다. 이번 행사는 캐드앤그래픽스와 건국대학교 기계설계학과 4단계 BK21이 주최를 맡았다. 컴퓨터를 활용한 시뮬레이션 기법을 의미하는 ‘CAE(Computer Aided Engineering)’는 제품개발에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소로 자리매김하고 있다.  코로나19로 인한 사회 전반의 어려움을 극복하고 ‘포스트 코로나 시대’로 접어 든 현재, 제조 분야에서도 디지털 트윈과 디지털 전환이 가속화되고 있다. 특히 CAE를 기반으로 한 시뮬레이션 기술은 디지털 트윈의 구현 및 디지털 전환에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이를 기반으로 한 시뮬레이션 기술들이 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 올해 행사 기조발표에 나서는 현대중공업 안성찬 연구실장은 ‘탄소중립시대, 선박용 엔진에 대한 도전과 가상제품개발의 역할’을 주제로 선박용 엔진의 가상제품개발 방법론 및 그 역할에 대해 소개했다. 또 다른 기조발표에서 LG전자 박귀근 연구위원은 ‘DX 실현을 위한 제어 시스템 디지털 목업 기술 개발’ 주제로 제어 하드웨어 및 소프트웨어, 모터, 부하 모델을 이용한 제어 드라이브 디지털 목업 기술 구현 및 활용에 대해 소개한다. 현대모비스 최봉근 책임연구원은 ‘CAE 주도 제품 개발 프로세스의 혁신’을 주제로 CAE 조직이 운영하는 VT-Gate 및 이를 위해 진행된 해석 역량 개발을 소개하고, 검증 기반 의사 결정의 컨센서스가 요구하는 해석 기술을 제안한다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 신성원 전무는 ‘전기자동차 개발을 위한 디지털 트윈 활용’을 주제로, 지멘스의 시뮬레이션 솔루션인 심센터를 이용한 전기자동차의 구동계 부품 개발에서부터 차량으로 통합 개발하는 방안을 소개한다. 이에이트 류제형 솔루션사업부문장은 ‘LBM 기술이 접목된 CFD 소프트웨어가 주목받는 이유’를 주제로, LBM(Lattice Boltzmann. Method, 격자 볼츠먼 생성법) 기반의 CFD 소프트웨어가 지닌 가능성 및 실제 적용 사례를 소개한다. 헥사곤 임태균 Future Mobility 팀장은 ‘다양한 산업분야에서 사용되는 다물리 현상에 대한 연성해석 사례’를 주제로, CFD(Computational fluid dynamics, 전산 유체 역학)를 기초로 이와 연관된 다물리현상에 대한 연성해석 사례 및 헥사곤의 디자인&엔지니어링 솔루션을 소개한다. 페이스 한우주 리드는 ‘시뮬레이션 기반 디지털 트윈 구축 서비스를 제공하는 웹기반 클라우드 SaaS Platform ‘PACE on Cloud’ 소개’를 주제로, 오픈소스 CFD 소프트웨어인 OpenFOAM(오픈폼)과 차수 감소 모델(ROM) 서비스를 웹 기반으로 제공하는 PACE on Cloud 플랫폼 및 다양한 해석 사례를 소개한다. 앤시스코리아 김진희 차장은 ‘Ansys의 통합 광학 솔루션을 활용한 카메라 시스템 설계 및 해석’을 주제로, 카메라의 렌즈 및 CMOS 센서 설계부터 해석 및 시스템 단계의 검증까지 유기적으로 연결하는 워크플로를 소개한다. 서울대학교 항공우주공학과 이관중 교수는 ‘도심항공교통(UAM) 현황과 미래 과제’를 주제로, 최근 이목이 집중되고 있는 UAM의 운용 개념과 개발 현황 및 향후 상용화를 위한 주요 기술 이슈 등을 짚는다. 건국대학교 기계공학부 김창완 교수는 ‘다중물리해석을 이용한 외부 하중에 대한 배터리 손상 및 열폭주 해석’을 주제로, 전기자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리의 외부 충격하중에 의한 손상 및 열폭주 해석 기법을 소개한다. CAE 컨퍼런스 준비위원회 오재응 위원장(한양대학교 명예교수)은 “포스트 코로나 시대를 앞두고 어려움을 겪고 있던 제조산업이 다시 활력을 찾고 있다. 또한, 디지털 트윈과 디지털 전환에 대한 산업계의 관심은 꾸준히 늘었으며, 특히 자동차 산업에서는 미래 모빌리티 개발을 위한 고민과 노력이 활발하다”며, “인공지능(AI)과 클라우드, 빅데이터, 메타버스 등이 결합하면서 CAE 및 시뮬레이션 기술이 지속 발전하며 새로운 가능성을 제시하는 가운데, 올해 CAE 컨퍼런스에서는 국내 제조산업의 발전을 뒷받침할 수 있는 CAE 기술 트렌드 및 솔루션 활용법, 활용 사례들이 다양하게 소개될 예정이므로 많은 참여를 바란다”고 전했다. 이번 컨퍼런스에는 현대중공업, LG전자, 현대모비스 등 CAE를 활용하는 제조업체를 비롯해 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 이에이트, 앤시스코리아, 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(구 한국엠에스씨소프트웨어) 등 CAE 솔루션 제공 업체들이 참여해 CAE 분야의 기술 개발 현황과 트렌드 변화에 대해서 소개할 예정이다.  CAE 컨퍼런스 2022는 ‘제4회 스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2022)’ 전시회와 동시 개최된다. 이번 컨퍼런스와 연계해 전시회를 통해서도 다양한 CAE 관련 솔루션들을 접할 수 있을 전망이다.

국내 제조업계 경쟁력 강화를 위해 힘써온 CAE 컨퍼런스가 올해 12회째를 맞아 '디지털 트윈과 DX 그리고 미래 모빌리티’를 주제로, 11월 18일(금) 수원컨벤션센터에서 개최될 예정이다.  컴퓨터를 활용한 시뮬레이션 기법을 의미하는 ‘CAE(Computer Aided Engineering)’는 제품개발에서 빼놓을 수 없는 중요한 요소로 자리매김하고 있다. 12회째를 맞은 이번 행사는 캐드앤그래픽스와 건국대학교 기계설계학과 4단계 BK21이 주최하고, CAE 컨퍼런스 준비위원회(위원장 오재응)가 주관을 맡았다.      코로나19로 인한 사회 전반의 어려움을 극복하고 ‘포스트 코로나 시대’로 접어 든 현재, 제조 분야에서도 디지털 트윈과 디지털 전환이 가속화되고 있다. 특히 CAE를 기반으로 한 시뮬레이션 기술은 디지털 트윈의 구현 및 디지털 전환에서 중요한 역할을 하고 있으며, 이를 기반으로 한 시뮬레이션 기술들이 다양한 산업 분야에 적용되고 있다. 올해 행사 기조발표에 나서는 현대중공업 안성찬 연구실장은 ‘탄소중립시대, 선박용 엔진에 대한 도전과 가상제품개발의 역할’을 주제로 선박용 엔진의 가상제품개발 방법론 및 그 역할에 대해 소개한다.  또 다른 기조발표에서 LG전자 박귀근 연구위원은 ‘DX 실현을 위한 제어 시스템 디지털 목업 기술 개발’ 주제로 제어 하드웨어 및 소프트웨어, 모터, 부하 모델을 이용한 제어 드라이브 디지털 목업 기술 구현 및 활용에 대해 소개한다. 현대모비스 최봉근 책임연구원은 ‘CAE 주도 제품 개발 프로세스의 혁신’을 주제로 CAE 조직이 운영하는 VT-Gate 및 이를 위해 진행된 해석 역량 개발을 소개하고, 검증 기반 의사 결정의 컨센서스가 요구하는 해석 기술을 제안한다. 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 신성원 전무는 ‘전기자동차 개발을 위한 디지털 트윈 활용’을 주제로, 지멘스의 시뮬레이션 솔루션인 심센터를 이용한 전기자동차의 구동계 부품 개발에서부터 차량으로 통합 개발하는 방안을 소개한다. 이에이트 류제형 솔루션사업부문장은 ‘LBM 기술이 접목된 CFD 소프트웨어가 주목받는 이유’를 주제로, LBM(Lattice Boltzmann. Method, 격자 볼츠먼 생성법) 기반의 CFD 소프트웨어가 지닌 가능성 및 실제 적용 사례를 소개한다. 헥사곤 임태균 Future Mobility 팀장은 ‘다양한 산업분야에서 사용되는 다물리 현상에 대한 연성해석 사례’를 주제로, CFD(Computational fluid dynamics, 전산 유체 역학)를 기초로 이와 연관된 다물리현상에 대한 연성해석 사례 및 헥사곤의 디자인&엔지니어링 솔루션을 소개한다. 페이스 한우주 리드는 ‘시뮬레이션 기반 디지털 트윈 구축 서비스를 제공하는 웹기반 클라우드 SaaS Platform ‘PACE on Cloud’ 소개’를 주제로, 오픈소스 CFD 소프트웨어인 OpenFOAM(오픈폼)과 차수 감소 모델(ROM) 서비스를 웹 기반으로 제공하는 PACE on Cloud 플랫폼 및 다양한 해석 사례를 소개한다. 앤시스코리아 김진희 차장은 ‘Ansys의 통합 광학 솔루션을 활용한 카메라 시스템 설계 및 해석’을 주제로, 카메라의 렌즈 및 CMOS 센서 설계부터 해석 및 시스템 단계의 검증까지 유기적으로 연결하는 워크플로를 소개한다. 서울대학교 항공우주공학과 이관중 교수는 ‘도심항공교통(UAM) 현황과 미래 과제’를 주제로, 최근 이목이 집중되고 있는 UAM의 운용 개념과 개발 현황 및 향후 상용화를 위한 주요 기술 이슈 등을 짚는다. 건국대학교 기계공학부 김창완 교수는 ‘다중물리해석을 이용한 외부 하중에 대한 배터리 손상 및 열폭주 해석’을 주제로, 전기자동차에 사용되는 리튬 이온 배터리의 외부 충격하중에 의한 손상 및 열폭주 해석 기법을 소개한다. CAE 컨퍼런스 준비위원회 오재응 위원장(한양대학교 명예교수)은 “포스트 코로나 시대를 앞두고 어려움을 겪고 있던 제조산업이 다시 활력을 찾고 있다. 또한, 디지털 트윈과 디지털 전환에 대한 산업계의 관심은 꾸준히 늘었으며, 특히 자동차 산업에서는 미래 모빌리티 개발을 위한 고민과 노력이 활발하다”며, “인공지능(AI)과 클라우드, 빅데이터, 메타버스 등이 결합하면서 CAE 및 시뮬레이션 기술이 지속 발전하며 새로운 가능성을 제시하는 가운데, 올해 CAE 컨퍼런스에서는 국내 제조산업의 발전을 뒷받침할 수 있는 CAE 기술 트렌드 및 솔루션 활용법, 활용 사례들이 다양하게 소개될 예정이므로 많은 참여를 바란다”고 전했다. 이번 컨퍼런스에는 현대중공업, LG전자, 현대모비스 등 CAE를 활용하는 제조업체를 비롯해 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 이에이트, 앤시스코리아, 헥사곤 매뉴팩처링 인텔리전스(구 한국엠에스씨소프트웨어) 등 CAE 솔루션 제공 업체들이 참여해 CAE 분야의 기술 개발 현황과 트렌드 변화에 대해서 소개할 예정이다.  CAE 컨퍼런스 2022는 ‘제4회 스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2022)’ 전시회와 동시 개최될 예정이다. 이번 컨퍼런스와 연계해 전시회를 통해서도 다양한 CAE 관련 솔루션들을 접할 수 있을 것으로 기대된다.  CAE 컨퍼런스  2022 사전등록은 CAE 컨퍼런스 홈페이지에서 신청할 수 있다.   CAE 컨퍼런스 2021 행사 사진   한편, 지난 10월 17일(월) 오후 4시 캐드앤그래픽스 지식방송 ‘CNG TV’에서는 ‘CAE 컨퍼런스 2022 프리뷰’ 방송을 진행했다. 이번 프리뷰 행사에는 에픽 강병식 전문위원, 이디앤씨 황순환 상무, 모아소프트 한은실 본부장이 출연하여 가상제품개발방향과 DX, 사출성형과 인공지능, 신뢰성 기술 등 CAE 분야의 변화와 앞으로의 방향에 대해 사전에 조망해 볼 수 있는 자리를 마련했다.   

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앤시스코리아가 10월 13일~14일 ‘앤시스 이노베이션 콘퍼런스 2021(Ansys Innovation Conference 2021)’을 온라인으로 개최한다고 밝혔다. 이번 콘퍼런스에서 앤시스코리아는 ▲전기전자 ▲5G ▲디지털 트랜스포메이션 ▲모빌리티 ▲반도체 등의 분야에서 빠르게 변화하고 있는 시뮬레이션 기술 트렌드를 소개하고 고객의 도입 및 활용 사례를 공유할 예정이다. 또한 최근 출시된 앤시스의 다양한 솔루션과 신기술을 선보이는 ‘Ansys New In’ 세션도 마련된다. 이번 콘퍼런스에는 마이크로소프트, PTC, 리스케일, 태성에스엔이, AMD, 슈퍼마이크로 등이 스폰서로 참여한다.     행사 첫날인 13일에는 앤시스코리아 문석환 대표의 환영사를 시작으로 아시아 영업 총괄 사장인 데이브 펄스(Dave Firth)와 최고 기술 책임자(CTO)인 프리스 바네르지(Prith Banerjee), 나빈 부드히라자(Navin Budhiraja) 클라우드 및 플랫폼 부문 총괄 부사장을 비롯해서 LG전자 황윤제 연구위원과 박귀근 연구위원, 퀄컴의 박영완 이사 등 주요 내/외부 인사의 기조 연설이 이어진다. 13일 오후부터는 전기전자와 5G, 그리고 디지털 트랜스포메이션과 관련해서 다양한 전문가들의 새로운 기술과 트렌드 그리고 이를 이끌어가는 앤시스의 비전을 전달한다. 둘째날인 14일에는 존 리(John Lee) 앤시스 전자 및 반도체 사업부 총괄 부사장과 글로벌 자율주행 전략 수석 디렉터 주디 커런(Judy Curran), 삼성전자 김상윤 상무, 현대자동차 박종찬 연구위원, LG전자 홍철기 연구위원, 광운대학교 이종철 교수 등이 기조 연설을 통해 현재 시장 트렌드와 더불어 새로운 기술 동향 등에 대해 소개한다. 오후에는 미래 모빌리티와 반도체 관련하여 주요 기술 이슈와 이에 대한 성공 사례 등에 대해 발표를 진행한다. 신규 솔루션을 소개하는 세션인 ‘Ansys New In’에서는 최근의 화두인 플랫폼 솔루션에 대해 중점적으로 짚을 예정이다. 소재 정보 관리 솔루션인 Ansys Granta 및 SPDM(시뮬레이션 프로세스 및 데이터 관리) 솔루션 Ansys Minerva를 비롯해 Ansys optiSLang, Ansys Motor-CAD, Ansys Motion, Ansys Rocky, Ansys Discovery, Ansys Additive 등 앤시스의 다양한 포트폴리오와 기술을 소개할 예정이다. 앤시스코리아 문석환 대표는 “‘앤시스 이노베이션 콘퍼런스 2021’을 통해 업계 및 학계 최고의 전문가들과 함께 가장 최신 기술 트렌드와 다양한 사례를 공유할 예정”이라며, “최근 가장 핵심 산업인 전기전자와 5G, 모빌리티와 반도체 등을 다루는 만큼, 어려운 시기에 열리는 이번 콘퍼런스가 미래의 혁신을 주도하는 정보의 장이 되리라 확신한다. 신규 솔루션을 소개하는 ‘Ansys New In’에도 많은 관심을 가져주시기 바란다”고 전했다.

  앤시스가 ‘앤시스 2019 R1(ANSYS 2019 R1)’과 함께 ‘앤시스 트윈 빌더(ANSYS Twin Builder)’의 최신 버전을 출시했다.  앤시스 트윈 빌더는 성능과 유지 보수 요건을 모니터링하는 장비의 가상 모델(virtual representation), 즉 디지털 트윈(Digital Twin)을 생성함으로써 장비의 지속 가능성과 효율성을 향상시킬 수 있다. 최신 버전의 앤시스 트윈 빌더는 디지털 트윈 런타임 생성 기능과 산업용 IoT 플랫폼을 위한 모델 내보내기 기능을 지원한다. 이번 업데이트를 통해 사용자는 물리와 시뮬레이션 기반 분석을 바탕으로 실행 가능한 인사이트를 확보할 수 있다. 또한, 앤시스 트윈 빌더의 최신 버전을 사용하면 ROM(Reduced Order Modelling) 기능을 통해 기존 3D 시뮬레이션 모델을 보다 쉽게 재사용할 수 있어, 적은 메모리 사용으로 시뮬레이션의 정확도를 유지하고, 시뮬레이션 속도를 최대 100배까지 향상시킬 수 있다. 사용자는 배치된 자산의 디지털 트윈 모델을 신속하게 수정하고 펌프, 모터 및 터빈과 같은 장비가 수정 또는 업그레이드됐을 시 이를 미러링하여 예측 유지 보수를 보다 잘 수행할 수 있다. 앤시스 트윈 빌더를 통해 제품 개발자들은 잠재적으로 수백만 달러의 유지 보수 및 운영 비용 절감이 가능하다. 또한, 산업 현장의 자산에 대한 원활한 예측 및 유지 보수를 수행하면서 신규 비즈니스 모델 창출과 신제품 개발을 가속화할 수 있다. LG전자 홈 어플라이언스&에어솔루션(H&A) 사업본부의 박귀근 연구위원은 “앤시스 트윈 빌더를 비롯한 앤시스의 솔루션을 활용하여 당사 가전제품의 전력전자, 전기모터 및 컨트롤러의 회로품질 사전 검증과 전자기 간섭 시뮬레이션을 수행한다”며, “앤시스 트윈 빌더의 도움을 받아 디지털 트윈을 구축하여, 컴포넌트 레벨의 가상 프로토타입을 만들고 제품 간 IoT 정보를 공유하며 혁신적인 제품을 개발하고 있다. 이는 제품 신뢰성 제고, 출시 기간 단축, 물리적 테스트의 필요성 절감, 제품 개발 혁신 등을 위한 연구에도 유용하다”고 전했다. 앤시스의 시스템 및 디지털 트윈 사업부의 제품개발 담당 이사인 사미어 커(Sameer Kher)는 “디지털 트윈은 운영 효율성 개선, 수익성 높은 신규 비즈니스 모델 개발, 얼리어답터들의 경쟁력 강화 등을 통해 기업에게 상당한 가치를 제공할 것으로 기대한다”며, “앤시스 트윈 빌더를 사용하면 시뮬레이션 기반의 디지털 트윈을 신속하게 제작, 검증 및 활용하여 매출과 순이익을 높일 수 있다”고 말했다.