CAE 컨퍼런스 2021 발표 내용 정리 (1)
‘CAE 컨퍼런스 2021’이 지난 11월 12일 수원컨벤션센터에서 진행됐다. ‘제3회 스마트공장구축 및 생산자동화전’의 부대행사로 열린 이번 CAE 컨퍼런스는 ‘디지털 트윈과 VPD를 위한 시뮬레이션’을 주제로, CAE 기술을 중심으로 제품 개발의 새로운 패러다임을 제시하고 있는 디지털 트윈(Digital Twin)과 VPD(Virtual Product Development : 가상 제품 개발)를 집중 조명했다. ■ 정수진 편집장
많은 산업분야에서와 마찬가지로, 자동차 업계에서도 치열한 경쟁 속에 디지털 트랜스포메이션이 중요한 화두로 떠오르고 있다. 현대자동차 디지털엔지니어링센터의 김철웅 버추얼개발허브실장은 “버추얼 차량 개발은 CAE와 많은 접점이 있으며, 디지털 트윈과 버추얼 차량 개발에서 CAE가 중요한 역할을 한다”고 전했다.
자동차 산업에서 디지털 트랜스포메이션에 주목하는 배경에는 ‘복잡성’이 있다. 20세기 초 ‘자동차 왕’ 헨리 포드가 대량생산 시대를 연 이후 자동차는 대표적인 대량생산 제품으로 꼽혀 왔는데, 앞으로는 다양한 사용 목적에 맞춘 다품종 소량생산이 자리잡게 될 것으로 전망된다. 그런데 이런 맞춤형 자동차는 수요가 한정되어 있으면서 개발이 복잡해서, 기존의 대량생산 체계에서는 대응하기가 어려웠다.
또 하나의 변화는 자율주행이다. 4~5단계의 자율주행이 몇 년 내 상용화될 것이라는 전망이 속속 나오고 있는데, 일반적으로 자동차가 안전성을 확보하기 위해서는 상황 시나리오에 대한 테스트를 진행한다. 하지만 자율주행 자동차가 마주할 수많은 상황에 대한 복잡성은 일일이 시나리오를 구축하고 테스트하는 개발 체계로 대응하기가 어렵다. 김철웅 실장은 “이런 복잡성 때문에 5년에서 10년 후에는 지금의 개발·생산 체계로 대응할 수 없을 것이라는 위기의식이 있다. 디지털 트랜스포메이션에 대응하지 않으면 생존이 어려울 것”이라고 전했다.
▲ 현대자동차 김철웅 버추얼개발허브실장은 “CAE가 가상 자동차 개발의 핵심축이자 모빌리티 기업의 의사결정 수단으로 자리잡고 있다”고 전했다.
CAE는 버추얼 자동차 개발의 중요한 축이면서, 자동차 업계가 지향하는 ‘모빌리티 기업’으로 가는 과정에서 중요한 경영 의사결정 수단이 되고 있다. 이를 위해 CAE와 데이터와 만나서 디지털 트윈으로 발전하고 있는 상황이다. 자동차의 연구개발 단계에서 현대자동차는 디지털 트윈에 기반한 ‘버추얼 개러지(Virtual Garage)’로 디지털 트랜스포메이션을 추진하고 있다. 현재 현대자동차는 매년 20여 종의 신차를 개발하고 있는데, 자동차를 설계한 후 다양한 테스트를 위해 제작하게 되는 시제품(프로토타입)을 디지털 트윈으로 만들고 가상 공간에서 테스트를 진행하는 것이 버추얼 개러지의 개념이다. 버추얼 개러지는 기획 단계의 의사결정을 위한 정보부터 디자인 모델, CAD 설계 모델, CAE를 위한 유한요소 모델까지 다양한 디지털 데이터를 담는다.
한편, 복잡한 상세 모델로 수행하는 CAE는 정확한 해석에는 유리하지만 변화하는 시장 상황에 빠르게 대응하기가 어렵다. 차량의 모델이 다양해지면 그만큼 많은 설계가 나오는데, CAD 설계 이후 상세 모델로 CAE를 수행하게 되면 빠른 개발이 어렵기 때문이다. 그래서 개발 초기에 정밀도를 낮춘 콘셉트 모델을 활용해 CAE를 진행하고, 그 결과를 설계 방향을 설정하는데 활용하는 개념이 자리를 잡고 있다. CAE 결과가 개발 의사결정에 영향을 주는 패러다임 변화가 일고 있는 것이다.
CAE와 접목한 디지털 트윈은 모빌리티 서비스를 제공하는 데에도 활용할 수 있다. 자동차의 실시간 운전 정보를 받아서 CAE 모델에 적용하면 사용 환경에 따른 자동차의 기대 수명을 예상하고 예측 정비가 가능하다는 것이다. 김철웅 실장은 “이전에는 CAE 모델이 개발 전에 성능을 예측하는데 쓰였지만, 데이터와 CAE 모델을 결합하면 자동차의 디지털 트윈을 만들어 양산 이후 단계에서도 활용이 가능할 것”이라고 전망했다.
