캐드앤그래픽스는 11월 6일 백범김구기념관에서 ‘제9회 CAE 컨퍼런스 2019’를 개최했다. ‘디지털 트윈을 위한 시뮬레이션’을 주제로 한 이번 CAE 컨퍼런스에서는 제품 개발을 혁신할 수 있는 디지털 트윈(digital twin)에 초점을 맞추고 CAE/시뮬레이션 분야의 최신 동향과 사례를 한눈에 확인할 수 있는 기회가 마련되었다. ■ 정수진 편집장

CAE 컨퍼런스 준비위원회 위원장인 한양대학교 최동훈 교수는 개회사를 통해 “디지털 트윈은 센서로부터 온라인으로 데이터를 수집하는 IIoT(산업 사물인터넷)와 해석 모델 및 실험의 축적을 통한 빅데이터를 비롯해 클라우드, 머신러닝, 최적화 등 다양한 기술을 통해 제품과 기업의 경쟁력을 높일 수 있다”면서, “제품 및 시스템 개발을 위한 다양한 설계 기술 및 최적화 기술을 짚어보는 CAE 컨퍼런스가 CAE와 관련한 정보를 공유하는 기회가 되기를 바란다”고 밝혔다.

▲ 한양대학교 최동훈 교수는 “디지털 트윈은 다양한 기술과 접목해 제품 경쟁력을 높이는데 기여할 수 있다”고 전했다.

실제 세계의 불확실성을 반영해 제품 개발의 신뢰성 높여야

CAE 컨퍼런스 2019의 기조연설에서는 최적설계 기법, 모빌리티 트렌드, 디지털 트윈 솔루션 개발, 구조해석 기술 발전 등의 주제를 다루었다.

한양대학교 미래자동차공학과의 이태희 교수는 ‘제조 불확실성을 고려한 최적설계의 현황 및 전망’을 짚었다. 정해진 치수와 수학적 방법론을 바탕으로 하는 설계/해석 영역과 달리, 실제 세계는 불확실성을 갖고 있다. 길이나 하중 등의 설계 치수가 실제로는 완전히 정확하지는 않으며, 물성이나 온도, 제조 공정 같은 다양한 변수가 제품에 영향을 줄 수 있다. 그래서, 이러한 불확실성을 설계 단계에서 어떻게 반영할지에 대한 연구가 꾸준히 이루어지고 있다.

이태희 교수는 “이러한 연구 중 하나로서, 하중이 정규분포를 갖는다고 가정하면 응력도 정규분포를 갖게 된다. 정규분포를 통해 불확실성의 효과를 더 정량적으로 평가하면 의사결정의 신뢰성을 더 높이고 더 강건한 설계가 가능해진다. 결국 실제 제품을 만드는데 도움이 되는 신뢰도를 예측할 수 있다”고 설명했다. 

▲ 한양대학교 이태희 교수는 현실 세계의 불확실성을 설계에 반영해 최적설계의 신뢰도를 높이기 위한 기법을 소개했다.

모빌리티, 디지털 트윈으로 자동차 산업을 바꾸다

ESK정보기술의 강한수 대표는 ‘모빌리티의 변화’와 최근 관련 산업의 동향을 소개했다. 흔히 이동성, 이동수단으로 번역되는 모빌리티(mobility)는 점차 이동이라는 목적을 위한 ‘심리스한 운송 수단의 연결’ 개념으로 변화하면서, 최적화된 이동수단을 찾아가는 서비스로 구현되고 있다. 최근 등장하고 있는 ‘원 탭 솔루션(one-tap solution)’이 대표적인데, 다양한 교통수단에 대해 개방되어 있으면서 맞춤형 교통수단을 제공하는 비즈니스 모델이 장점으로 꼽힌다.

강한수 대표는 “모빌리티 비즈니스는 디지털 기술을 기반으로 규모/범위/속도에서 기존의 굴뚝산업과 차이를 보인다. 무엇보다 플랫폼을 통한 비즈니스 경쟁이 치열한 것이 특징”이라고 짚었다.

이런 흐름에 주목한 자동차 업계에서도 차량을 생산하는 전통적인 비즈니스 모델을 바꾸어야 한다는 인식이 높다. 다임러는 연결(Connected), 자율화(Autonomous), 공유 및 서비스(Share & Service), 전기화(Electric)를 핵심으로 하는 중장기 발전 전략인 CASE를 2016년 발표했고, 현대자동차는 지난 2018년 ‘스마트 모빌리티 솔루션 제공업체’로 전화하겠다는 비전을 공개했다. 

이러한 흐름을 관통하는 핵심에는 하드웨어와 소프트웨어를 결합하는 방향으로 기업의 체질을 바꾸겠다는 인식이 자리한다. 제품 개발을 위한 CAE 분야에서도 이런 변화에 대응하고자 하는 움직임이 더욱 본격화될 것으로 보인다.

▲ ESK정보기술 강한수 대표는 이동수단에서 연결과 서비스로 진화하는 모빌리티와 자동차 산업의 변화를 짚었다.

조선해양 분야의 실시간 디지털 트윈 개발

한국조선해양의 류승협 연구실장은 “많은 데이터가 쏟아지고 있지만, 생성된 데이터를 실시간으로 처리할 수 없다면 버려질 뿐이다. 중요한 것은 데이터 분석과 활용을 통해 설계 노하우를 콘텐츠로 만들어 넣는 것”이라면서, ‘디지털 트윈 기반 해양 엔진 스마트 솔루션’의 개발 내용을 소개했다.

조선/해운업계에서는 4차 산업혁명으로 변화할 방향 중 하나로 무인 자율운항 선박에 대한 관심이 높다. 최소한의 선원만 탑승한 채로 육상에서 원격 통제하는 무인 선박을 위한 엔진은 운전 관리의 용이성과 연비, 환경규제뿐 아니라 예상 못 한 위험이나 다운타임을 가능한 한 막는 것도 중요하다. 이를 위해 디지털 트윈에 주목하고 있는 것이다.

류승협 연구실장은 ▲실시간 연산이 가능한 디지털 트윈 모델 ▲실제 제품과 디지털 트윈을 연계한 가상 환경 통합 ▲가상 환경에서 개발된 IoT 기반 모니터링 시스템 등의 개발 내용을 소개했다. 디지털 트윈은 제품의 개발뿐 아니라 전체 생애주기(라이프사이클)에서 활용하는 것이 중요하다. 류승협 연구실장은 “설계 단계의 시뮬레이션 및 디지털 트윈은 많이 발전해 있지만, 전체 라이프사이클로 확장하려면 운용 단계의 디지털 트윈이 중요하다”면서, “가상 환경 통합과 실시간 판단을 위해서는 정확하지만 시간이 걸리는 3D 시뮬레이션 대신 많이 단순화된 물리 방정식을 쓸 수도 있다”고 전했다.

▲ 한국조선해양 류승협 연구실장은 실시간 연산과 가상 통합 환경을 핵심으로 하는 조선 분야의 디지털 트윈 개발 내용을 소개했다.

차세대 구조해석의 모습을 전망하다

다쏘시스템코리아의 이정대 솔루션 컨설턴트는 1950년대 항공우주 분야에서 정립되기 시작한 FEM(유한요소법)을 시작으로 진화를 거듭해 온 구조해석 기술의 역사를 짚으면서, 현재 그리고 미래의 구조해석이 변화할 모습을 전망했다.

제품을 검증하고 예측하는 수단으로 입지를 넓혀 온 구조해석 기술은 수학적 이론의 발달과 함께 다양한 상용 소프트웨어가 발전해 왔고, 컴퓨터의 성능 향상을 기반으로 더욱 포괄적인 물리 현상을 해석할 수 있게 되었다. 이정대 솔루션 컨설턴트는 “5세대로 부를 수 있는 미래의 구조해석 기술은 복잡성을 줄이면서 빠르고 정확한 해석을 추구할 것이다. 또한 협업의 중요성도 높아질 것”이라고 전망했다.

특히 5세대 구조해석에서 기대되는 점은 클라우드 컴퓨팅의 본격적인 접목이다. 이정대 솔루션 컨설턴트는 클라우드 HPC의 성능을 활용해 노트북에서도 복잡한 비선형 해석이 가능해지고, 협업 환경도 더욱 향상될 것이라고 전망했다. 그는 “시뮬레이션은 디지털 트윈의 기반 기술이며, 디지털 트윈의 생성뿐 아니라 운영까지 그 역할이 확장될 것”이라면서, “다쏘시스템은 3D익스피리언스 플랫폼(3DEXPERIENCE Platform)을 통해 클라우드 기반의 제품 개발뿐 아니라 비즈니스 플랫폼을 제공한다”고 소개했다.

▲ 다쏘시스템코리아 이정대 솔루션 컨설턴트는 구조해석 기술의 발전과 클라우드 등 첨단 기술을 통한 구조해석의 미래를 짚었다.

트렌드, 솔루션에서 성공사례까지 폭 넓은 정보 공유

CAE 컨퍼런스 2019의 오후 행사에서는 트렌드 및 솔루션 트랙과 베스트 프랙티스 & 방법론 트랙을 통해 폭넓고 깊이 있는 CAE 관련 내용이 소개되었다. 또한 하드웨어 및 소프트웨어 솔루션을 소개하는 부스 전시와 VIP 간담회 등 최신 동향과 정보를 교류할 수 있는 기회도 마련되었다.

▲ VIP 간담회

트렌드 및 솔루션 트랙에서는 국내에서 활동하는 주요 소프트웨어 업체들이 최근의 CAE 기술 동향과 디지털 트윈의 발전 방향을 짚었다. ▲한국엠에스씨소프트웨어 윤광수 이사가 ‘MSC 코시뮬레이션 - 멀티피직스 현실이 되다’ ▲펑션베이 정재석 책임이 ‘유연 다물체 동역학과 입자법 CFD를 이용한 다중 물리 해석 기법 및 사례 소개’   ▲한국알테어 서다예 팀장이 ‘제조업 혁신의 중심에서 디지털 트윈을 만나다’ ▲리스케일 이보성 솔루션 아키텍트가 ‘Rescale 클라우드 HPC 플랫폼을 통한 CAE 디지털 트랜스포메이션’ ▲이디앤씨 황순환 이사가 ‘사출성형 CAE 및 머신러닝 기법을 활용한 메타분석 및 역설계에 관한 연구’에 대해 발표했다.

베스트 프랙티스 & 방법론 트랙에서는 제조업계와 학계에서 진행하고 있는 CAE 활용 사례와 연구 내용을 소개했다. ▲LG전자 김예용 연구위원이 ‘다변수 인자를 고려한 해석 결과의 최적화 및 예측 기법 개발 적용 사례’ ▲한국원자력연구원 유용균 선임연구원이 ‘최적설계와 딥러닝’ ▲현대자동차 버추얼개발허브팀 윤경열 책임연구원이 ‘딥 러닝을 이용한 자동차 구조 CAE 모드 예측’ ▲국립한밭대학교 김기찬 교수가 ‘전기자동차용 구동모터 벤치마킹을 위한 시뮬레이션 기법 사례’ ▲디지털지식연구소 조형식 대표가 ‘디지털 트윈 기반 이노베이션과 CAE 시뮬레이션’ ▲울산과학기술원 이재선 교수가 ‘한국형 초고속 대중교통 하이퍼루프 CAE 적용 사례’에 대해 강연을 진행했다.

올해 CAE 컨퍼런스에는 다쏘시스템/케이앤솔루션, 앤시스코리아, 펑션베이, 한국알테어, 한국엠에스씨소프트웨어, 한국레노버, 인텔/스타셀, 리스케일 등 여러 업체가 참여했다.

▲ 다쏘시스템과 케이엔솔루션은 클라우드 기반의 3D익스피리언스 플랫폼과 결합해 더욱 강력해진 솔리드웍스 시뮬레이션을 소개했다.

▲ 한국레노버는 생산성과 창의성을 한층 높일 수 있는 씽크스테이션 및 씽크패드 P 시리즈 워크스테이션을 전시했다.

▲ 인텔과 스타셀은 인공지능을 위한 클러스터 시스템 Deepcell CCRS와 인공지능 실습 교육 키트 Deepcell AI EDU kit 등을 선보였다.

이번 행사를 주최한 캐드앤그래픽스 최경화 국장은 “CAE 컨퍼런스는 특정 벤더나 솔루션에 국한되지 않고 CAE 분야의 트렌드와 솔루션을 한 눈에 볼 수 있는 종합 컨퍼런스로 자리매김하고 있다”면서, “올해는 디지털 트윈을 주제로 한 적용 사례와 구현 솔루션, 설계자를 위한 CAE, CAE에 적용되고 있는 최적화 및 인공지능 적용 사례 등을 통해 한발 앞서가고 있는 신기술을 접할 수 있는 계기가 되었다”고 밝혔다.