많은 제조산업에서 제품 개발 과정에 다양한 디지털 도구를 활용해 효율을 높이고 있습니다. 컴퓨터를 활용한 설계나 스타일링뿐 아니라 가상환경에서 설계를 평가하고, 시뮬레이션으로 검증하는 모습은 이제 새로운 것이 아닙니다. 나아가 생산 공정의 가상 검증이나 자동화, 디지털 데이터를 통합 관리하는 PLM 그리고 가상현실(VR)/증강현실(AR)을 접목한 디지털 스튜디오까지 제조 전반의 디지털화는 꾸준히 확산되고 있는 모습입니다.

이 가운데 가상제품개발(Virtual Product Development: VPD)은 설계 아이디어를 효율적으로 검증하고 개선해서, 제품 개발의 전체 효율을 높이는데 기여할 수 있는 방법론으로 꾸준히 주목을 받고 있습니다. CAD와 CAE를 중심으로 논의되어 오던 가상제품개발은 제품 R&D 프로세스의 전반에 접목되는 디지털 프로토타이핑(digital prototyping) 기술을 한데 아우르는 개념으로 확장되는 추세입니다.

가상제품개발의 주된 방향은 제품을 개발하는 과정에서 물리적인 프로토타입을 줄이거나 궁극적으로 없애는 것으로 볼 수 있습니다. 이를 위해 프로토타입을 만들고 실험하는 대신, CAE나 시뮬레이션을 활용하는 것이 가상제품개발의 대표적인 프로세스로 꼽힙니다. CAE/시뮬레이션이 중요한 이유는 제품 개발 단계의 초기에서 제품의 문제점을 발견할 수록 이를 해결하는데 드는 시간과 노력이 크게 줄고, 생산 시간/비용을 줄이면서 제품의 품질을 높일 수 있기 때문입니다.

한편, 시뮬레이션의 역할과 범위 또한 이전과는 달라지고 있다고 합니다. 초기의 CAE는 상세설계가 끝난 후 이를 검증하는데 주로 쓰였습니다. 하지만 CAE를 적용하는 시점이 점차 빨라지면서, 앞으로는 개념설계를 하기 전에 시뮬레이션으로 개념설계를 최적화하고 이를 바탕으로 이후 제품 개발 단계를 수행하는 흐름이 확산될 것으로 보입니다. 그리고 이런 변화의 과정에서 형상(지오메트리) 기반의 3D CAE뿐 아니라 시스템 구조를 정의하는 1D CAE나 빅데이터 기반의 인공지능(AI) 등 다양한 기술이 더욱 활발히 쓰일 전망입니다.

이런 가운데 작년 대한기계학회 가상제품개발연구회가 발족했습니다. 연구회는 산업계에서 적용할 수 있는 가상제품개발의 원천기술을 연구하는 동시에, 가상제품개발 체계와 기술을 산업계에서 적용할 수 있도록 산업체-연구기관-학계-소프트웨어 업계 등을 연결하는 네트워크 활동을 진행할 계획입니다.

연구회의 회장인 건국대학교 강병식 겸임교수는 “제품 개발 프로세스에 디지털 기술을 접목해 효율을 높이는 것이 기존의 VPD 방법론이었다. 앞으로는 전체 개발 효율을 높일뿐 아니라 제품 개발 프로세스를 진화시킬 수 있는 방법론과 기술을 추구해야 할 것”이라고 짚었습니다.

연구회는 6월 10일 춘계세미나를 통해 가상제품개발에 대한 다양한 흐름과 활용사례를 소개하고, 향후 방향을 짚어보는 자리를 마련했습니다. 세미나에서는 LG전자와 현대자동차에서 가상제품개발에 대한 제조 분야의 인식 변화와 실제 도입에 대한 내용을 소개했습니다. 이외에도 가상제품개발을 위한 기술 연구 흐름이나 향후 발전 과정에서 해결해야 할 과제, 국가 정책 동향 등 내용이 소개되었습니다.