국제 사회에서 강력한 온실가스 규제가 진행됨에 따라 기존의 화석 연료 사용이 제한되면서, 오랜 기간 각종 기계장치의 독보적인 동력원 역할을 담당해 온 내연기관의 위상은 급격히 흔들리고 있다. 이미 자동차 시장은 내연기관의 종말을 선언하고 배터리, 연료전지 등 대체 동력원으로 빠르게 전환하고 있으며, 조선/해운업계도 온실가스의 배출 감축에 대한 전방위적 압박을 받고 있다. 다만, 선박용 엔진의 경우 높은 에너지 밀도를 대체할 동력원을 찾기는 여전히 어려운 상황이며, 따라서 저탄소 및 무탄소 연료의 사용이 거의 유일한 대안으로 여겨지고 있다. 현대중공업에서는 <그림 1>과 같이 이미 저탄소 연료를 사용한 세계 최초의 4-Stroke 메탄올 엔진에 대한 선급 인증을 2022년 9월 취득하여 기술력을 입증한 바 있으며, 수소 및 암모니아 엔진 등 미래 친환경 선박 엔진 개발에도 박차를 가하고 있다. 이러한 급변하는 다양한 연료에 대한 시장의 수요에 대응하기 위해 제품의 개발 속도는 갈수록 가속화되고 있다. 이 글에서는 탄소 중립 시대에 선박용 엔진의 미래에 대해 논의하고, 신속한 제품 개발을 위한 가상 제품 개발(Virtual Product Development, 이하 VPD) 기술의 발전 방향 및 그 역할에 대해 살펴보고자 한다.   그림 1. 현대중공업의 세계 최초 선박용 4-Stroke 메탄올 엔진 개발   탄소 중립 시대, 선박용 엔진의 도전과 역할 자동차 및 건설 장비 등 육상의 기계장치에 사용되는 동력원은 이미 급격한 전동화가 진행 중이다. 매스컴에서는 이들 산업계 전반에서 더 이상 내연기관의 설 자리가 없어질 것이라 전망하고 있다. 즉, 기존의 디젤 및 가솔린 엔진은 빠르게 배터리 또는 연료전지로 대체될 전망이다. 선박 및 해운분야의 대외 환경 역시 녹록치 않다. 국제해사기구(IMO : International Maritime Organization)에서는 2016년 NOx 규제를 시작으로 2017년 선박평형수 규제, 2020년 SOx 규제를 발효했다. 나아가 최근에는 2030년 CO2 Emission 40% 감축 및 2050년까지 온실가스(Green House Gas : GHG) 50% 감축 목표를 제시함과 더불어, 구체적인 규제 방안을 모색 중이다. 조선사는 이러한 규제에 적절히 대응하면서도 제반 비용(Total Cost Ownership : TCO)을 최소화하는 효율적인 친환경 해법을 해운사에 제시해야 하는 도전에 당면해 있다. DNV Maritime(2020)의 조사에 따르면 선박의 탈탄소화는 이미 임계점을 항해 가고 있다. 유럽연합(EU)은 탈탄소화를 위해 2030년까지 CO2 배출량의 55%를 감축한다는 목표를 제시하였으며, IMO에서는 기술적 조치인 현존선 에너지 효율지수(EEXI : Energy Efficiency Existing Index)와 운항적 조치인 탄소 집약도 지수(CII : Carbon Intensity Indicator)를 도입하여 신조 선박뿐만 아니라 약 3만 척 이상의 현존 선박에 대해서도 규제를 확대하였다. 그러나 이러한 국제사회의 친환경 규제에 대한 근본적인 해법으로 배터리나 연료전지가 아닌 LNG, 메탄올, 암모니아 등 친환경 연료 엔진을 사용한 새로운 탄소 중립선박을 제시한 것에 주목할 필요가 있다. 선박 엔진분야에서 친환경 연료 엔진이 대안으로 주목받고 있는 이유는 첫째, 탈탄소화에 대응 가능한 다양한 기술들이 이미 존재하기 때문이다. 이미 단기적으로 저탄소 연료의 하나인 액화천연가스(Liquefied Natural Gas : LNG)를 이용한 내연기관의 보급이 확대되고 있으며, 중장기적으로는 순탄소배출량이 제로인 E-Fuel을 내연기관 또는 연료전지에 적용하는 것이 가장 현실적인 대안으로 논의되고 있다. 둘째, 현존하는 배터리 기술로는 대형 상선에 대한 전기 추진 동력을 얻기 힘들기 때문이다. 9th AVL Large Engine Techdays (2021)에 따르면, 1만 4770 TEU급 컨테이너 선을 기준으로 아시아-유럽 노선에 소요되는 약 7000톤의 HFO 연료를 대체하기 위해서는 약 16만 톤의 배터리가 필요한 것으로 나타났다. 이를 부피로 환산해 보면 거의 컨테이너 화물과 유사한 수준의 배터리 저장공간이 추가로 필요하게 된다. 이러한 문제점을 감안하면 현실적으로 친환경 연료가 CO2 감축률이 가장 높은 대안일 것으로 판단된다. 대형 선박의 수명주기(life cycle)가 25년~30년인 점을 감안하면, 2050년까지 CO2 저감 목표 달성을 위해 주어진 시간은 매우 짧다. 현대중공업에서는 기존의 LNG뿐만 아니라 메탄올, 암모니아, 수소 등의 탄소 중립연료 및 수전해와 연료전지까지 2025년까지 상용화를 목표로 경험해보지 못한 다양한 제품을 동시다발적으로 신속히 개발해야 하는 어려움에 직면해 있다.   선박용 엔진 개발의 특성과 가상 제품 개발의 필요성 선박용 엔진은 크게 선박 내에 전기를 공급하는 발전용 엔진과 프로펠러와 연결되어 선박의 추진동력을 얻는 추진용 엔진으로 구분할 수 있다. 6000 시간 내외의 비교적 작은 수명을 요구하는 자동차와는 달리 선박용 엔진은 12만~18만 시간 이상의 수명이 필요하며, 그 크기와 제작/시험 비용 때문에 시제품 제작과 개발시험을 통한 설계 검증이 매우 어렵다. 또한 자동차와 달리 선박용 엔진은 기본적으로 중후 장대한 수주 산업으로 선박별로 요구하는 조건이 매우 상이하여 ‘초소량, 초다품종’이라는 독특한 특성을 갖는다. 이에 따라 선박용 엔진 개발은 발전용의 경우에는 대표 기통에 대해서만 시제품 제작/검증 후 양산을 실시하고 있으며, 추진용 엔진의 경우에는 심지어 수주 후 초도 제작 및 검증까지 실시한다. 이러한 비즈니스 특성상 근본적으로 선박용 엔진의 개발은 시뮬레이션 기술에 전적으로 의존할 수 밖에 없는 구조이며, 이에 국내 최초로 독자개발된 H21/32 힘센엔진(1MW급 선박 발전용 디젤엔진) 모델부터 많은 시뮬레이션을 통해 연구개발이 이루어졌다.   그림 2. 엔진 개발 트렌드 및 가상 제품 개발 적용 방안 1   그림 3. 엔진 개발 트렌드 및 가상 제품 개발 적용 방안 2   그림 4. 엔진 개발 트렌드 및 가상 제품 개발 적용 방안 3   기존 엔진 개발에 비교적 충분한 연구개발 시간이 주어진 것과 달리, 탄소 중립 연료 엔진 개발은 글로벌 환경규제에 대한 시한이 정해져 있으며 다양한 연료에 대한 제품 개발이 동시에 이루어져야 하므로 연구개발의 속도가 그 무엇보다 중요해진 상황이다. <그림 2~4>와 같이 디젤 엔진 라인업 구축에 12년이 걸린데 비해 Gas/DF 엔진의 구축은 6년이 소요되는 등 시뮬레이션 기반 설계 기술은 점진적으로 발전하고 있으나, 앞서 언급한 메탄올 엔진의 경우 개발기간이 단 1.5년에 불과했으며 향후 신규 제품에 대한 개발 기간은 더욱 단축이 필요할 것으로 보인다. 이러한 시장 환경의 빠른 변화에 대응하기 위해 VPD 기술은 한 번 더 큰 도약이 필요한 시점에 도달했다. 이를 위해서 기존의 시뮬레이션 기반 개념 설계 프로세스를 더욱 합리화하고, 시뮬레이션과 계측 데이터를 다각도로 활용하여 다기종설계에 대한 양산 품질 예측을 고도화해야 하며, 이를 통해 궁극적으로는 개념 설계와 양산단계의 문제 해결 부하를 동시에 줄여야 한다. 구체적으로는 기존의 개발 절차에서 탈피하여 VOC 및 품질 문제를 개발 프로세스에 적극 반영하고, 기존에 축적된 데이터베이스 및 경험으로부터 트렌드 등의 정보도 개발 프로세스에 융합되어야만 한다. 또한, 기존의 시스템화 한계, 동일 타입 기통별 특성, 초소량 다품종 등 설계 제약사항은 각각 표준화 로직을 시스템화하고 예측 확장 기술 및 핵심(core) 기술을 통해 해결해야 한다. 이렇게 시뮬레이션 주도 설계(simulation-driven design) 기술을 고도화하여 궁극적으로 시뮬레이션 결과의 시험 대체, 초소량 및 초다품종, 품질 문제 대응이 필요하며, 설계 검증 목적으로만 주로 활용되던 계측 결과도 데이터베이스 기반 모델 개발, 개념 설계 방향 정립 및 테스트 효율 증가 목적 등에 활용 가능한 데이터 주도 설계(data-driven design)의 개념으로 확장을 통해 VPD 기술에 대한 변화를 모색해야만 한다. 이러한 시뮬레이션 및 데이터 주도 설계(simulation & data driven design)는 궁극적으로는 설계 및 표준화에 대한 절차를 융합해 주는 역할을 목표로 해야만 한다.   그림 5. 개념 설계 및 양산 설계 단계의 가상 제품 개발 방법론 적용 사례 1   그림 6. 개념 설계 및 양산 설계 단계의 가상 제품 개발 방법론 적용 사례 2   디지털 엔지니어링과 VPD <그림 5~8>과 같이 이미 선박용 엔진의 각 개발 과정에서 이러한 VPD 기반 디지털 엔지니어링(digital engineering)의 다양한 접목이 시도되고 있다. 개념 설계 단계에서는 기존에는 계측 데이터에만 의존하여 수개월씩 소요되던 엔진 흡배기 포트 설계 기간을 최근에는 플랫폼화를 통한 해석 데이터 기반 설계로 1일 이내로 단축하였다. 또한, 위상 최적화를 통한 베이스프레임의 경량화 개념 설계나 기통과 무관한 엔진 블록 mother model의 위상 최적화를 통한 신속한 다기통 양산 설계 기술에도 디지털 엔지니어링이 활용되고 있다. 시제품 TAT(Type Approval Test) 및 양산 과정에도 역시 시뮬레이션과 데이터를 접목한 VPD 기술이 활발히 적용 중이다. 대표적으로 DF 엔진의 메탄슬립 저감을 위해 물리적 모델(physics model)이 아닌 테스트 기반 메타 모델을 통해 가상 최적화를 수행하여 최적 운전점을 도출하였다. 또한, 디젤 엔진의 성능에 영향을 끼치는 다양한 환경 조건(고도, 기온 등)을 고려하여 성능을 예측하기 위한 시뮬레이션 기반 성능 메타 모델 프로그램을 개발하여 엔진의 실시간 성능 견적이 가능토록 하였다. 그 이외에도 Digital Twin in SiLS 기반 온보드 가상 시운전 및 제어 파라미터 자가 튜닝을 통한 원격 커미셔닝에 인건비 및 시간을 대폭 절감하였다.   그림 7. 개념 설계 및 양산 설계 단계의 가상 제품 개발 방법론 적용 사례 3   그림 8. 개념 설계 및 양산 설계 단계의 가상 제품 개발 방법론 적용 사례 4   스마트 전환(Smart Transformation) 이와 같은 노력에도 불구하고, 여전히 박용엔진의 B2B(Business to Business) 특성 상 다품종 소량생산 방식의 한계로 인해 양산 설계의 모든 데이터를 개발 단계에서 확보하기 어려운 근본적인 문제가 존재한다. 이를 극복하기 위해서는 결국 A/S 단계의 풍부한 고객 데이터를 확보하여 개발 프로세스에 접목하는 과정이 필요하다. 현대중공업 엔진연구소에서는 <그림 9>와 같이 기존의 시뮬레이션 및 데이터 주도 설계를 통한 디지털 전환(digital transformation)과 더불어, 고객으로부터 수집된 A/S 정보를 제품 개발에 접목하는 아날로그 전환(analog transformation), 그리고 이 두 그룹을 연결한 스마트 전환(smart transformation)의 전략을 수립하여 선박용 엔진 시장에 적합한 가상 제품 개발 방법론의 방향으로 나아가고자 한다. 이를 위해 현대중공업에서는 SmartLab, Hi-BRAIN, SMART-LiGHT, Hi-EMS 등 연구개발부터 제품 인도 후까지 각 개발 단계별로 데이터 취득 플랫폼을 시스템화하여 방대한 기술 데이터를 확보하고 있으며, 이러한 빅데이터(big data)를 기반으로 궁극적으로는 기계의 자가 학습 및 AI(인공지능) 기반 제품 설계를 하는 스마트 엔진 5.0(Smart Engine 5.0)으로 나아갈 중장기 목표의 달성에 매진하고 있다.   그림 9. 현대중공업 엔진연구소의 스마트 전환 전략   맺음말 선박 추진 분야에서 내연기관은 미래에도 여전히 주도적 역할을 할 것으로 예상되고 있어, 바로 지금이 탈탄소 목표를 위해 대체 연료 엔진을 개발하고 친환경 시장을 선점할 수 있는 골든 타임으로 생각된다. 반면, 조선 해양 산업 분야 고객의 요구는 갈수록 다양화 및 세분화되고 있어, 기존의 제품 개발 프로세스로는 고객 맞춤형 제품의 적기 공급에 한계가 있다. 현대중공업 엔진연구소는 디젤 엔진과 Gas/DF 엔진 개발을 거쳐 축적된 해석 기술과 양산/개발 데이터의 디지털 전환 및 빅데이터 플랫폼 기반 사용자 경험을 제품 개발에 융합함으로써, 다양한 고객 수요에 부합하는 신속하고 신뢰성 있는 제품 개발 기술의 경쟁력을 확보할 계획이다.   ■ 이 글의 내용은 2022년 11월 18일 진행된 ‘CAE 컨퍼런스 2022’의 발표 내용을 정리한 것이다.   안성찬 현대중공업 엔진연구소의 상무로, 중속 발전/선박용 국산 HiMSEN 엔진 개발을 위한 내구, 방진 및 트라이볼로지 설계기술 개발을 주도했다. 최근에는 환경규제 대응을 위한 친환경 엔진 개발 및 신모델 개발 효율 극대화를 위한 가상제품개발 연구에 매진하고 있다. (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 (1)   ‘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   ▲ 현대중공업 안성찬 상무   ‘CAE 컨퍼런스 2022’ 기조연설에서 현대중공업의 안성찬 상무는 탄소중립 시대를 맞아 새로운 선박용 엔진의 개발 과제와 가상제품개발(VPD)의 역할에 대해 소개했다. 자동차나 건설장비 등에서는 전동화가 활발히 진행 중인데, 선박/해운 분야에서도 환경/가스 규제가 강화되면서 탈탄소화 목표를 위해 다양한 친환경 엔진 기술을 개발하고 있다. 안성찬 상무는 “현대중공업은 탄소중립연료에 대한 연구를 진행하면서 세계 최초로 메탄올 엔진을 개발했고, 2023년부터 선박에 탑재해 운용할 예정”이라고 소개했다. 선박은 초소량·초다품종이라는 특성을 갖고 있으며 양산 이전 단계에서 설계 변화의 폭이 크기 때문에 테스트 대신 시뮬레이션을 많이 활용하고 있다. 또한 제작 및 검증에 많은 비용이 든다는 점도 시뮬레이션의 필요성을 키우고 있다. 안성찬 상무는 MBSE, 시스템 모델 해석, 디지털 엔지니어링으로 개발 과정을 효율화하는 것이 중요하다면서, 합리적인 개발 방법론을 마련하고 개발기간을 줄이는 것이 시뮬레이션의 과제라고 전했다. 안성찬 상무는 위상 최적화를 활용한 엔진 블록 설계 사례를 소개하면서, “개발 초기의 컴포넌트 시뮬레이션에 그치지 않고, 시뮬레이션을 활용한 예측의 고도화 및 범용성 증대에 노력을 기울였다. 또한 시뮬레이션 데이터에 기반한 성능 예측 프로그램을 개발해, 성능 메타 모델 프로그램으로 엔진의 실시간 성능 견적이 가능해졌다”고 설명했다. 한편, 현대중공업은 연구개발, 설계, 조립, 시운전, 인도 이후 등의 단계별 시스템에서 데이터를 취득할 수 있도록 하는 디지털 전환을 진행하고 있다. 이는 디지털 전환을 위한 양질의 빅데이터를 구축하기 위한 과정이라는 것이 안성찬 상무의 설명이다.   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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대한기계학회 가상제품개발연구회는 알테어코리아와 공동 주관으로 6월 16일 서울 포스코타워 역삼에서 산업체들의 디지털 전환에 대한 세미나를 개최했다.  ‘Journey to the Digital Transformation(from Digital Engineering to Digital Transformation)’을 주제로 한 이번 세미나에서는 디지털 엔지니어링부터 디지털 전환까지 제품 개발 및 생산 기술 관점에서 적용 가능한 방법에 대해 심도깊은 논의가 이루어졌다. 1부에서는 현대중공업 안성찬 수석연구원이 ‘박용 제품(B2B)의 스마트 트랜스포메이션 전략’이라는 주제 하에 발표를 진행했다. 안성찬 수석연구원은 “현대중공업은 풍부한 데이터가 없는 여건에서 제품개발을 위한 시뮬레이션 기술, 제품으로부터 나온 데이터를 기반으로 궁극적으로는 스스로 자가진단/운전기술이 가능한 스마트 엔진 5.0을 지향하며 지속적으로 추진할 예정”이라고 밝혔다.  현대모비스 김미로 상무는 ‘시뮬레이션의 디지털 전환 전략’에 대해 기조연설을 진행했다. 김미로 상무는 “시뮬레이션은 이미 오래된 디지털 기술이지만 과연 혁신적인 발전이 있었는지 의문이다. 여전히 전후처리, 입출력 및 결과 분석은 수동적으로 이루어지고 있으며, 다양한 설계, 시험데이터는 물론 기존 해석데이터의 축적과 활용도 부족한 것이 현실이다. 하지만 최근 3D 프린팅이나 인공지능, IoT 등 다양한 디지털 기술들이 시뮬레이션의 한계 상황을 극복하게 하고 DfAM이나 제너러티브 디자인 기술을 가능하게 한다. 또한 최근 디지털 전환이 일상화된 분위기는 연구개발에 참여하는 인원들이 과학적인 디지털 검증을 보다 자연스럽게 받아들일 수 있도록 지원해주고 있으며 연구개발 전반에 가상 검증 기여도 향상을 기대할 수 있게 한다”면서 “이러한 디지털 전환을 통해 쉽게 자동으로 가상 검증을 수행하고, 데이터 엔지니어링 기반 혁신적인 설계 및 제품개발이 이루어지는 디지털 가상 검증 생태계의 정착이 필요하다”고 밝혔다. 2부에서는 LG전자 생산기술원 김상국 팀장, DN솔루션즈(구 두산공작기계) 이강재 팀장, 한양대 민승재 교수, 한국알테어 이유철 이사 등이 각사 사례와 국내외 동향에  대해 발표했다. 또한, 발표 후에는 가상제품개발연구회 회장인 에픽 강병식 전문위원의 사회로 발표자들과 LG전자 오세기 부사장, 현대자동차 김철웅 상무와 함께하는 ‘기업별 디지털 엔지니어링 고도화 및 디지털 트랜스포메이션 적용’에 대한 패널 토론이 이어졌다. 강병식 회장은 “기술 선도 기업들이 전통적인 시뮬레이션 기술 위주의 DE 기반 개발 체계를 구축하고 DX의 방향을 탐구하며 기반 기술을 연구해가고 있으나, DE 체계의 완성도를 높여야 하는 현실에 있어 효율적인 대응이 절실한 상황이다. 연구회 활동을 통해 산업체의 제품개발 및 생산기술 관점에서 어떻게 DX를 추구하여야 하는지, 또한 DX를 고려하기 위해 기반이 되는 DE의 고도화를 어떻게 구축할 수 있는지에 대한 노력들을 공유하고, 실제 산업체에 적용할 수 있는 방법론을 찾아갈 계획이다”라고 밝혔다.