클라우드 기반의 CAE 및 시뮬레이션 데이터 관리로 가치 혁신 이룬다

산업용 전력·자동화 기업으로 잘 알려진 LS일렉트릭은 디지털 트랜스포메이션을 미래 성장을 위한 변화의 중심축으로 삼고 있다. 디지털 융복합 기업을 비전으로 설정한 LS일렉트릭은 클라우드 인프라에 기반한 CAE를 도입했으며, 최근에는 시뮬레이션 데이터를 더욱 효과적으로 관리·활용하기 위해 클라우드 역량을 업그레이드했다. ■ 정수진 편집장

글로벌 디지털 기업으로 진화 꿈꾼다

지난 1974년 설립한 LS일렉트릭은 전력, 자동화, 신재생 분야에 주력해 온 종합 전기전자기업이다. 현재는 4차 산업혁명으로 빠르게 변화하는 시장 상황에 맞춰 스마트 에너지 등 융복합 사업에 초점을 맞추고 있다.

LS일렉트릭에서 연구개발본부장을 맡고 있는 김영근 CTO는 “금성계전을 시작으로 LG산전, LS산전을 거쳐 2020년에는 LS일렉트릭으로 사명을 바꾸었는데, 이는 디지털 시대에 맞는 기업으로 획기적인 변화를 추구한다는 의지를 담은 것”이라면서, “LS일렉트릭이 공개한 미래 비전인 ‘Drive Change for 2030’은 글로벌 기업 및 디지털 기업으로 진화하면서 2030년까지 매년 유의미한 수준의 성장을 거두겠다는 의지를 담았다. 이 가운데에는 디지털 관련 신규 비즈니스를 전체의 절반 이상 비중으로 성장시키겠다는 전략도 포함되어 있다”고 설명했다.

글로벌 기업으로 도약하기 위한 LS일렉트릭의 핵심 이니셔티브 중 하나가 바로 디지털 트랜스포메이션이다. 김영근 CTO가 바라보는 LS일렉트릭의 디지털 트랜스포메이션은 문화의 혁신, 인력의 혁신, 마인드셋의 혁신에서 출발해 기술과 연구개발(R&D)뿐 아니라 총체적인 기업의 변화로 이뤄진다.

▲ LS일렉트릭은 아마존 앱스트림 2.0으로 클라우드에 저장된 CAE 데이터의 활용 속도를 높였다.

클라우드 CAE 인프라로 R&D 혁신

LS일렉트릭은 지난 2017년 CAE 인프라를 클라우드 기반으로 구축했다. 해석 툴과 워크스테이션을 대량으로 사용하면서 클라우드에 대한 일선 연구원들의 요구가 이어졌고, 경영진에서도 서버 구축 및 운영 비용을 줄이면서 연구개발 속도를 높일 수 있다고 판단해 클라우드 CAE의 도입이 진행됐다.

LS일렉트릭이 클라우드 CAE를 도입한 초기의 주된 목적은 전력 계통에서 실제 시험을 진행하기 전에 빠르게 설계를 검증하는 것이었는데, 현재는 멀티피직스(multi-physics) 및 조립 공정 시뮬레이션, 자동화 등으로 클라우드 CAE의 활용 범위를 넓히고 있는 단계라고 한다.

김영근 CTO는 클라우드 CAE 도입 1단계와 2단계를 진행하면서 시장 경쟁에서 중요한 요소인 제품 개발 속도를 비롯해 긍정적인 성과를 얻었다고 설명했다. 그는 “LS일렉트릭은 클라우드를 활용해 고가의 워크스테이션이 없어도 기존에 1달이 걸리던 전/후처리 업무를 3시간이면 끝낼 수 있게 됐고, 성능 시험 횟수를 줄이면서 제품 개발의 전체 주기를 크게 단축할 수 있었다. LS일렉트릭의 경우 제품 개발 과정에서 시험 비용이 상당히 높은 편인데 클라우드 CAE는 이런 비용을 낮추는 데에도 큰 역할을 했다. 무엇보다 클라우드로 빠르게 반복 시뮬레이션을 하면서 제품의 품질과 신뢰성을 높일 수 있게 됐다”고 전했다.

한편, 예상치 못한 코로나19의 대유행에 대처하는 데에도 클라우드가 큰 역할을 했다. 설계 및 해석 업무자들이 클라우드를 활용해 재택근무로 무리 없이 전환할 수 있었는데, 김영근 CTO는 “연구개발 및 OT(운영기술) 영역에서는 코로나19에 잘 대비할 수 있었고, 코로나19로 인한 업무 차질이 거의 없는 수준”이라고 전했다.

▲ 아마존 앱스트림 2.0은 클라우드에 구축된 애플리케이션을 스트리밍 방식으로 배포할 수 있는 서비스이다.

SDM, 디지털 트윈, 인공지능까지 클라우드 활용 확대 추진

한편으로 클라우드 CAE를 실제로 사용하면서 LS일렉트릭이 체감한 문제점도 있었다고 한다. 그 중 하나가 해석에 필요한 대량의 데이터를 원활하게 관리하는 것이다. LS일렉트릭의 연간 해석 건수가 늘면서 2021년에는 약 5000건에 이르렀고, 누적된 시뮬레이션 데이터는 140TB까지 증가했다. 김영근 CTO는 “LS일렉트릭은 클라우드 스토리지에 시뮬레이션 데이터를 저장해 활용하고 있는데, 데이터가 꾸준히 늘어나면서 이에 따른 비용과 관리 효율의 문제가 제기됐다. 한정된 비용과 자원을 효율적으로 쓰는 데에 대한 고민이 생긴 것”이라고 소개했다.

이런 문제를 해결하기 위해 LS일렉트릭은 AWS 클라우드 서비스를 이용한 SDM(시뮬레이션 데이터 관리) 체계를 구축했다. SDM 구축을 위해 LS일렉트릭은 해석 업무 관련 프로세스의 일부를 AWS 클라우드 서비스의 앱스트림 2.0(Amazon AppStream 2.0) 기반으로 전환해 가상접속 환경(VDI : Virtual Desktop Interface)을 구성했다. 앱스트림 2.0은 클라우드에 애플리케이션을 구축하고, 인터넷을 통해 스트리밍 방식으로 배포할 수 있는 서비스이다. 스트리밍 방식의 가상접속 환경을 제공하는 앱스트림 2.0을 활용하면 CAE 소프트웨어를 빠르게 사용하고, 해석 수행을 위한 전/후처리 작업을 편리하게 처리할 수 있다.

또한, LS일렉트릭은 시뮬레이션 데이터를 저장하는 클라우드 스토리지를 아마존 S3(Amazon S3)에서 아마존 FSx(Amazon FSx)로 이전했다. 상대적으로 가격이 낮은 FSx로 옮기면서 시뮬레이션 데이터를 관리, 운영하는데 있어 비용 부담을 줄일 수 있게 됐다.

▲ 아마존 앱스트림 2.0을 적용한 클라우드 R&D 시스템 구성

김영근 CTO는 “앱스트림 2.0과 FSx로 클라우드 기반의 SDM 환경을 갖추면서, 2년 넘게 이어진 코로나19 상황에서도 핵심 인력이 재택근무를 하면서 더욱 원활하게 해석 작업을 할 수 있게 됐다”고 소개했다.

나아가 LS일렉트릭은 디지털 트윈, 데이터 애널리틱스, 인공지능을 제품 개발에 접목하는 데에 있어서도 클라우드 인프라가 역할을 할 수 있을 것으로 보고 있다. 디지털 트윈, 데이터 애널리틱스, 인공지능 등은 대량의 데이터를 원활하게 처리하는 것이 중요한데, 이를 구현하기 위한 핵심 인프라로 클라우드를 주목하는 기업이 꾸준히 늘고 있는 상황이다.

김영근 CTO는 “3D 설계와 멀티피직스 시뮬레이션을 활용하는 목적은 실제 현장과 같은 제품 및 공정을 개발하고 양산하기 위한 것으로 볼 수 있다. 이런 맥락에서 앞으로는 디지털 트윈과 메타버스가 꾸준히 확산될 것”이라고 전망했다. 최적화 설계에 디지털 트윈을 활용하고, 글로벌 공급망과 고객을 아우르는 생태계를 메타버스로 구성할 수 있을 것이라는 설명이다.

또한 김영근 CTO는 “클라우드에 대량의 CAE 데이터가 축적되면, 이 데이터를 학습한 인공지능을 최적 설계에 활용할 수도 있을 것”이라고 전했다. 예를 들어, LS일렉트릭에서는 최근 개발한 친환경 차단기의 개발 과정에서 210개의 초기 모델링을 최종 3개 모델로 압축하는 과정을 거쳤는데, 앞으로는 이런 과정을 사람이 아닌 인공지능이 더 빠르게 판단할 수 있을 것으로 보인다.

▲ LS일렉트릭의 연구개발본부장인 김영근 CTO는 “클라우드 시뮬레이션 인프라는 디지털 트랜스포메이션의 효과적인 수단”이자 “새로운 가치를 창출하는 플랫폼”이라고 짚었다.

클라우드는 미래 기업 가치 창출의 기반이 될 것

LS일렉트릭은 현재 운영하고 있는 CAD/CAE 클라우드 개발 환경과 같은 디지털 인프라를 더욱 강화할 계획이다. 또한, 축적된 데이터를 활용하여 인공지능-빅데이터-클라우드로 이어지는 혁신 기술을 통합 연계 및 활용할 수 있는 소규모 프로젝트를 전사적으로 추진하고 있다고 한다.

김영근 CTO는 “특히 클라우드 기반으로 축적된 방대한 CAD/CAE 데이터와 인공지능 기술의 접목은 제품 개발의 전체 주기에 걸쳐 큰 영향을 줄 것”이라면서, “클라우드 기술은 기업의 경영 성과에 큰 영향을 줄 뿐 아니라, 새로운 가치를 창출하는 기본 인프라이자 플랫폼으로 자리잡을 것으로 본다”고 전망했다.

인공지능의 의사결정과 사물인터넷(IoT)을 통한 초연결 및 기하급수적인 지식의 공유 등이 디지털 트랜스포메이션을 가속화할 것으로 보인다. 이런 가운데 LS일렉트릭은 대량의 데이터를 수집·저장·분석할 수 있는 클라우드가 기업의 시장가치와 수익을 높이는데 핵심 역할을 할 것으로 전망하고 있다.

김영근 CTO는 “클라우드 기반의 시뮬레이션 인프라는 특히 연구개발 영역에서 디지털 트랜스포메이션을 하는데 효과적인 수단이라고 생각한다. 이른바 얼리어댑터(early-adaptor)로서 진행 과정에서 고민은 있었지만, 지금은 그 결과에 대해서 긍정적으로 보고 있다”고 전했다.

LS일렉트릭은 국내에서 퍼블릭 클라우드 기반의 CAE 인프라를 구축한 첫 사례로 꼽힌다. 또한 앱스트림 2.0을 이용한 SDM 구축 사례로는 세계 최초라는 것이 AWS의 설명이다. 한편, 제조분야에서도 점차 많은 기업이 클라우드 활용을 고민하고 있다. 김영근 CTO는 “LS일렉트릭은 클라우드를 기반으로 한다는 원칙 아래 작은 부품부터 완제품의 시뮬레이션과 실제 활용 케이스를 꾸준히 만들면서 성과를 체감할 수 있었다”면서, “무엇을 할 것인지가 아니라 얼마나 빨리 할 것인가를 고민해야 한다”고 조언했다.

그리고 “데이터와 인공지능이 제조산업에서도 중심이 될 것으로 보이는데, 이 과정에서 클라우드는 필수가 될 것으로 보인다. 이런 변화를 위해 새로운 기술에 빠르게 적응할 수 있는 젊은 세대의 역할이 커지기를 기대한다”고 덧붙였다.

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