2020년은 코로나19의 영향으로 전세계 산업이 위축된 한 해였는데요. 올해는 조금씩 분위기가 풀리면서 작년의 위축세를 벗어날 수 있을지에 대한 기대가 커지는 듯합니다. 이런 산업계의 움직임은 제품 개발을 위한 솔루션 특히 시뮬레이션 분야에도 긍정적인 영향을 줄 수 있을 것으로 보입니다.

앤시스는 특정 산업에서 개발된 제품이나 비즈니스 모델이 모든 산업에 파괴적인 영향을 주는 혁신의 형태가 더 빠른 시간에 비용 효율적인 방법으로 엔지니어링 문제를 해결해야 하는 과제를 안겨준다고 보고 있습니다.

앤시스코리아의 문석환 지사장은 ‘앤시스 이노베이션 콘퍼런스 2021’를 통해 이런 도전과제에 전략적으로 대응하면서 효율적으로 디자인하고 미래를 빠르게 엔지니어링하는 기술 역량의 핵심으로 다음과 같은 ‘3A’를 제시했습니다.

• 기술을 활용해 수천 가지 경우의 복잡성을 빠르고(agility) 전략적으로 해결해야 한다.
• 기술을 통해 올바른 결과를 얻을 수 있는 정확성(accuracy)을 확보해야 한다.
• 더 많은 사람의 역량을 투입할 수 있도록 기술에 대한 접근성(accessibility)을 보장해야 한다.

앤시스는 시뮬레이션을 해석 전문가의 전유물이 아닌, 제품 수명주기의 전체 과정에서 활용할 수 있는 보편적인(pervasive) 툴로 만들어야 한다고 주장해 왔는데, 이를 위해서 멀티피직스, 멀티 도메인, 멀티 스케일 시뮬레이션의 프로세스를 통합하고 최적화하는 ‘시뮬레이션 플랫폼’의 역할을 강조했습니다.

제품의 수명주기 전반을 디지털 프로세스화해 관리할 수 있는 솔루션으로 PLM(제품 수명주기 관리)이 꼽히고 있는데요. 시뮬레이션 및 CAE의 툴과 환경은 PLM과 다른 측면에서 복잡성이 높다는 것이 앤시스가 가진 문제인식입니다. 여러 분야에서 다수의 공급업체가 수십 개의 CAE 소프트웨어를 사용하는 환경에서 시뮬레이션 결과의 재사용이나 협업에 문제가 생기면 엔지니어의 생산성이 크게 떨어진다는 것입니다.

“제품이 복잡해지면서 더욱 커지는 출시기간 단축과 비용 절감, 규제 준수 등의 어려움을 해결하기 위해서, 제품 수명주기 전반에서 다양한 엔지니어링 시스템을 디지털 방식으로 연결하는 디지털 스레드(digital thread)가 중요해지고 있다.”

– 나빈 부드히라자(Navin Budhiraja) 시스템&플랫폼 비즈니스 유닛 부사장, 앤시스

앤시스는 시뮬레이션 자산을 관리하고 전체 디지털 스레드와 연결하는 데에 중점을 둔 시뮬레이션 플랫폼으로서 SPDM(시뮬레이션 프로세스 및 데이터 관리)와 MIM(재료 정보 관리) 시스템을 내세우고 있습니다. 이 시스템은 재료 데이터와 시뮬레이션 프로세스 등 지적자산(IP)을 제어하고, 중요한 해석 프로세스를 캡처해 자동화·최적화하거나 벤치마크하는 기능을 제공합니다. 그리고 PLM 및 ERP(전사 자원계획 관리) 시스템과 연결할 수 있는 구조를 갖습니다. 앤시스는 시뮬레이션 플랫폼이 비전문가의 시뮬레이션 접근성을 높일 수 있도록 돕는 역할을 하게 될 것으로 보고 있습니다.

앤시스는 정확한 솔버를 기반으로 엔지니어링 과정의 다양한 문제를 해결할 수 있는 통합 솔루션 제공을 강점으로 내세우고 있습니다. 또한 FEM(유한요소법)과 CFD(전산유체역학) 등 핵심이 되는 시뮬레이션 기법을 개선해 나가는 동시에, 장기적인 관점에서 다양한 기술 개발 전략을 진행한다고 설명했습니다.

인공지능과 머신러닝은 다양한 업계에서 주목하고 있는 혁신기술이면서, 시뮬레이션 분야에도 이를 적용하기 위한 기술 개발 속도가 빨라지고 있습니다. 앤시스는 ‘하이브리드 머신러닝 솔버’의 개발 내용을 소개했는데, 이 솔버는 해석하려는 영역을 작은 3차원 단위인 복셀(voxel)로 나누어 해석한 결과를 머신러닝 모델의 훈련에 사용합니다. 훈련을 통해 다양한 해석 데이터를 생성하고 이를 다시 머신러닝 신경망을 강화하는데 사용할 수도 있다고 합니다.

“유체 흐름의 모델링에 머신러닝을 적용할 경우, 기존에 플루언트(Ansys Fluent)로 해석하는 것보다 시간을 크게 줄일 수 있다.”

프리스 배너지(Prith Banerjee) CTO, 앤시스

MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링)도 시뮬레이션 분야에서 도입이 본격화되기 시작한 기술 중 하나입니다. 제품을 설계하는 초기 단계에서 충실도(fidelity)가 낮은 간략한 시스템 모델을 만들고, 이후에 물리적인 프로토타입을 만들어 테스트하는 방법을 많이 쓰고 있는데요. 이런 프로세스에서는 물리 프로토타입에서 나온 문제를 해결하기 위해 다시 설계를 수정하는 것이 어려운 작업이라고 합니다.

한편 시스템 레벨의 모델을 3D 시뮬레이션과 연결하면, 시스템 엔지니어링에서 가상 프로토타입을 활용할 수 있게 됩니다. 정확한 물리 기반의 시뮬레이션으로 빠르게 가상의 3D 프로토타입을 만들어 테스트할 수 있고, 디자인 수정도 더 원활해진다는 것이 앤시스의 설명입니다.