[포커스] CAE 컨퍼런스 2020, 디지털 혁신을 위한 시뮬레이션의 역할과 가치를 짚다

‘언택트 시대, 디지털 전환을 위한 시뮬레이션’이라는 주제로 지난 11월 13일 ‘CAE 컨퍼런스 2020’이 진행되었다. 코로나19의 글로벌 대유행이 가져온 사회와 산업의 변화에 맞물려, 제품과 기업의 디지털 트랜스포메이션(digital transformation)은 그 중요성이 더욱 강조되고 있다. ‘스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2020)’과 함께 진행된 올해 CAE 컨퍼런스는 이런 흐름 속에서 CAE가 디지털 혁신을 위해 어떤 역할을 할 수 있고, 무엇을 고민해야할 지에 대해 다양한 관점으로 살펴볼 수 있는 자리로 마련되어 참가자들의 관심을 모았다. ■ 정수진 편집장

CAE 컨퍼런스 준비위원회의 최동훈 위원장은 “디지털화(digitization)를 넘어 디지털 정보를 이용해 업무를 효과적으로 수행하는 ‘digitalization’이 확산되고 있다. 나아가 디지털 기술을 활용해 전에 없던 가치를 만들어내는 ‘디지털 트랜스포메이션(digital transformation)’이 화두가 되고 있다”고 짚었다. 또한, “CAE 전략, 인공지능(AI) 및 머신러닝, 시스템 통합과 시뮬레이션, 클라우드, 제너레이티브 디자인, 적층제조 등 다양한 내용을 소개하는 이번 CAE 컨퍼런스가 근본적이고 장기적인 전략을 고민하고, 새로운 업무 방법을 찾는 기회가 되기를 바란다”고 전했다.

기계를 설계하듯이 인생을 설계해야

대성나찌유압공업의 장달식 대표는 오랜 기간 해석 경험을 다져 온 업계 전문가로서, 기조연설을 통해 ‘기계설계와 인생설계’에 대한 인사이트를 전달했다.

“‘설계’란 요구 사항을 현재 시점에서 가능한 방법으로 만족시키는 사고적 실현”이라고 짚은 장달식 대표는 과학 지식을 이용해 기술적인 문제를 풀고, 재료/기술/환경 측면을 고려해 주어진 제한조건 안에서 최적의 방법을 실현하는 것이 엔지니어의 과제”라고 설명했다. 이런 설계 작업은 창조적면서 정신적인 작업이면서, 다른 일을 하는 사람과 협력도 필요하다.

또한 장달식 대표는 기계설계를 하는 것처럼 인생도 설계가 필요하다고 강조했다. ‘행복’이라는 인생의 목표와 조건에 대해 충분히 고민하고, 이에 맞춰 우리가 원하는 인생을 정의해야 행복을 누릴 수 있다는 것이 그의 설명이다. 장달식 대표는 “행복은 설계에 따라 결정된다. 이는 인생을 설계하고 설계를 수행하는 수준에 따라 행복이 정해진다는 뜻”이라고 전했다.

▲ 엔지니어링 설계 못지 않게 행복을 위한 인생설계의 중요성을 강조한 대성나찌유압공업 장달식 대표

가속화되는 인공지능과 시뮬레이션의 만남

피도텍의 최동훈 대표는 ‘디지털 전환 구현을 위한 인공지능 활용 기술’에 대한 기조연설에서 “인공지능(AI)은 인간의 지능적인 행동을 기계나 컴퓨터가 모방하도록 하는 총체적 기술”이라고 정의했다. 인공지능은 자율주행, 이미지/음성 인식, 자연어 처리, 데이터 기반 설계 등 특정한 용도를 위해 개발되었으며, 이러한 인공지능의 바탕이 되는 수치 알고리즘 또는 학습 프로그램 기법을 머신러닝이라고 할 수 있다. 최근 많은 관심을 받고 있는 딥러닝은 머신러닝의 여러 기법 중 하나로, 사람의 두뇌가 작동하는 방식을 모사한 인공신경망 이론에 기반을 두고 있다. 이미지 인식이나 자연어 처리 등에 많이 쓰이는 딥러닝은 다층 신경망을 사용해 복잡한 학습모델을 개발할 수 있다는 점이 장점으로 꼽힌다.

최동훈 대표는 “인공지능을 엔지니어링 영역에서 활용하는 ‘데이터 기반 설계’의 경우 진전이 다소 더딘 편”이라면서도, “공학설계에서 시뮬레이션의 활용은 꾸준히 확대되고 있으며, 시험과 시뮬레이션 데이터가 축적되면서 데이터 주도의 설계 및 데이터 주도 설계와 인공지능의 결합이 성장할 것”이라고 전망했다.

최동훈 대표는 피도텍이 진행 중인 인공지능 활용 설계 기술의 개발 내용을 소개했다. 그러면서 “빅데이터 및 인공지능 기술을 활용한 설계는 공학분야에서 4차 산업혁명의 키워드이다. 높은 정확도의 머신러닝 모델을 만들기 위해서는 전처리를 위한 데이터 플래닝이 필요하며, 오픈소스 프레임워크를 활용해 효과적인 모델을 만들 수 있다”고 전했다.

▲ 데이터 기반 설계를 위한 인공지능과 머신러닝 동향을 소개한 피도텍 최동훈 대표

디지털 트윈에서 시작하는 제품 개발 혁신

한양대학교 명예교수인 LG전자 오재응 기술고문은 기조연설을 통해 ‘디지털 전환 기반 VPD 프로세스 구축 및 MBSE의 도전과 응용’에 대해 소개했다. 현실의 물리적인 객체를 복제해 가상 모델을 만드는 디지털 트윈(digital twin)과 VPD(가상제품개발)는 R&D의 효율을 높이고 업무 방식을 바꿀 수 있는 디지털 기술로 꼽히고 있다.

오재응 기술고문은 “CAE가 시뮬레이션의 분야 중 하나로서 3D 요소를 해석하는 것이라면, VPD는 전체 시스템을 해석하기 위해 1D-3D CAE의 코시뮬레이션(co-simulation)과 1D 요소를 포함한다”고 설명했다.

효과적인 VPD를 위해서는 먼저 시스템의 기능과 구조에 대한 모델을 만들어야 이 모델을 해석해 결과를 예측할 수 있다. MBD(모델 기반 개발)를 구현하면 엔지니어의 시간과 노력을 줄여 설계주기를 단축하고, 정보의 일관성과 완전성을 검토해 설계 오류를 줄이며, 엔지니어의 수작업을 줄여 정확성을 높일 수 있다. 여기에서 단계적인 최적화를 통해 최적의 파라미터를 찾아나가는 과정이 MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링)라고 할 수 있다.

VPD의 개념은 많은 사람들이 이해하고 있지만, 결국 문제는 ‘어떻게 실천할 것인가’로 모인다. 오재응 기술고문은 “개념 및 상세설계 단계에서 디지털 트랜스포메이션 기반의 프로세스를 실천하는 것이 중요하다”고 짚었다.

개발 프로세스 전반에서 일관된 수학적 모델링을 이용해 설계를 하기 위해서는 단순화, 전문화, 표준화가 선행되어야 한다. MBD를 위해 모델 기반 데이터베이스와 플랫폼, 그리고 시스템 모델 시뮬레이션을 위한 모델 아키텍처를 구축하는 것도 중요하다. 오재응 기술고문은 가상 제품 설계 기술의 주요한 키워드로 ▲시스템 모델링 및 설계의 전문화 ▲시스템 결합 및 테스트의 협업 ▲제품 성능 및 테스트의 특성화 ▲시스템 성능 및 내구 검증의 통합 ▲데이터베이스, 플랫폼, 라이브러리 등의 표준화를 꼽았다.

▲ 가상제품개발 프로세스와 모델 기반 시스템 엔지니어링의 방향을 짚은 LG전자 오재응 기술고문

한편, 이번 ‘CAE 컨퍼런스 2020’은 수원컨벤션센터에서 ‘스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2020)’과 함께 열렸으며, 정부의 코로나19 방역지침에 따라 안전을 최우선으로 진행되었다. SMATEC 2020은 스마트 공장 및 생산 자동화 관련 전문 전시회이며, 코로나19로 전례가 없는 위기를 겪고 있는 생산제조 기업에게 최신 기술정보와 디지털 전환을 위한 최적의 방향성을 제공하는 자리이다. 올해 행사에는 스마트 공장 솔루션, 공장 자동화, 자동화 설비 등 분야의 120개 기업이 참여해 250개 부스가 운영되었다.

‘CAE 컨퍼런스 2020’을 진행한 캐드앤그래픽스 최경화 국장은 “올해로 27주년을 맞이하는 캐드앤그래픽스에 지속적인 관심을 부탁한다”면서, “현장 행사에 참여하지 못한 참가자에게는 온디맨드(on-demand) 형식으로 발표 내용을 제공한다”고 전했다.

▲ CAE 컨퍼런스 2020과 함께 개최된 SMATEC 전시회