알테어가 자사의 설계 및 시뮬레이션 플랫폼 '알테어 하이퍼웍스 2024'를 출시했다고 밝혔다.   하이퍼웍스는 제품 설계, 시뮬레이션, 최적화를 위한 통합 소프트웨어 플랫폼으로, 엔지니어링 전 과정을 지원한다. 최신 버전은 AI 기반 엔지니어링, 기계 및 전자 시스템 설계, 시뮬레이션 기반 설계 및 최적화 분야에서 진전을 이뤘다. 설계 및 시뮬레이션 도구에 AI 기술을 접목하고, HPC 기반 워크플로로 AI 활용도를 높였으며, 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 AI를 적용할 수 있게 되었다.     주요 기능도 대폭 개선되었다. 알테어 하이퍼메시는 생성형 기반의 설계로 최적 설계 탐색을 가속화하고, 알테어 심랩은 DOE(실험 계획)를 통한 다양한 조건에서의 열해석을 지원한다. 알테어 드라이브와 알테어 원의 HPC 및 클라우드 자원을 활용해 알테어 피직스 AI 모델 학습 시간도 단축했다.   또한 디지털 트윈과 디지털 스레드를 통합해 디지털 엔지니어링 생태계를 구축했다. 엔지니어는 디지털 엔지니어링 생태계를 통해 모든 데이터를 통합 관리하여 설계 오류를 줄이고 품질을 향상시킬 수 있게 되었다.   엔지니어링 사용자 경험 측면에서도 발전이 있었다. 하이퍼웍스 2024는 250개 이상의 CAD 시스템 및 파일 형식을 지원하며, 파이썬과 C++ 지원으로 사용자 정의 및 자동화 기능을 강화했다. 또한 직관적인 워크플로와 사실적인 그래픽을 통해 작업 효율을 높였다.   기계 및 전자 시스템 설계 분야에서는 파이썬 API로 반복 작업을 자동화하고, 3D 인쇄 회로 기판(PCB) 모델링을 개선했다. 또한 알테어 심솔리드는 메싱이나 설계 단순화 작업 없이 ECAD(전자캐드)에서 시뮬레이션으로 원활하게 전환할 수 있어 복잡한 PCB 및 집적 회로(IC) 모델의 분석이 용이해졌다.   이외에도 설계 및 제조 효율성을 극대화하는 시뮬레이션 기반 설계 솔루션 기술도 더욱 강화했다. 특히 알테어 인스파이어는 스케치부터 시작해 기하학적 구조 구축 및 편집이 가능하며, 구조, 유체, 동역학 해석 등 다양한 제조 공정에 대한 상세한 분석을 설계자 친화적으로 수행할 수 있다.   알테어의 짐 스카파 최고경영자는 “하이퍼웍스 2024는 기존 워크플로에 AI 기능을 혁신적으로 통합하여 엔지니어가 작업 속도를 높이고 복잡한 설계 문제를 해결할 수 있게 한다”면서, “제품 개발 수명 주기의 모든 단계에서 최신 사용자 경험을 제공하여 앞으로도 혁신적인 디지털 엔지니어링 사례를 계속 만들어갈 것”이라고 밝혔다.

다쏘시스템과 프랑스 올림픽 조달청이 파리 지역 1만 4000명의 숙박 시설 쾌적성 최적화를 위해 협력하기로 했다.   다쏘시스템의 3D익스피리언스 플랫폼 솔루션 중 하나인 ‘시뮬리아’ 시뮬레이션 솔루션은 최근 몇 년간 프랑스의 기록적인 여름 기온을 고려해 숙박시설을 분석하고 실내 쾌적도를 향상시킬 수 있는 지침을 올림픽 기반 시설 건설을 맡은 공공단체 솔리데오(SOLIDEO)에 전달했다. 시뮬리아는 제품 설계에 있어 구조, 유체, 전자기, 및 동작 성능 평가를 위한 다중 물리 시뮬레이션 기능을 제공하며, 시뮬레이션 기술로 기능적 설계 요구사항을 충족하도록 설계를 평가 및 개선하는 동시에 비용 등의 자원을 줄여준다.   2023년 말에 인도된 건물은 에너지 순환 방식을 우선시하며, 넓은 녹지 공간과 지열 냉방으로 실내 온도를 조절할 수 있도록 설계됐다. 솔리데오는 건물이 극한의 온도에서도 최적의 성능을 발휘할 수 있는지 확인하고, 환경에 미치는 영향을 제한하면서 선수들을 지원하는데 필요한 추가 에너지 솔루션을 파악하고 구현하고자 했다.     다쏘시스템은 솔리데오와 건설 파트너가 제공한 데이터를 기반으로 시뮬리아를 사용해 건물 중 한 곳의 상층부 3D 모델을 만들고 단열, 환기, 태양열 차양, 바닥 냉방을 위한 생태 시스템과 같은 매개변수를 시뮬레이션하여 하루 종일 실내 온도를 계산했다.   다쏘시스템은 시뮬레이션을 통해 위치와 시간대에 따른 태양열 차양의 효과와 혁신적인 냉각 바닥의 효과를 입증했으며, 솔리데오는 시뮬레이션안에서 건물 내 각 매개변수가 어떻게 작동하는지, 계획대로 건물을 설계하면 추가적인 구조적 솔루션 없이도 언제든 실내 쾌적 수준을 최적화할 수 있는지 확인했다.   솔리데오의 앙투안 뒤 수이크(Antoine du Souich) 전략 및 혁신 담당 이사는 “긴 폭염에도 건물 내에서 머무르는 선수들의 건강을 보호할 수 있는 환경친화적인 숙소를 건설하는 것이 우리의 최우선 과제”라면서, “다쏘시스템의 시뮬레이션을 통해 올해는 물론 그 이후 건물이 새로운 거주자를 위해 용도가 변경될 때에도 이러한 기능을 제공할 수 있다는 것을 확인했다”고 말했다. 다쏘시스템의 자크 벨트랑(Jacques Beltran) 도시∙공공 서비스 산업 부사장은 “솔리데오는 다쏘시스템의 시뮬레이션을 통해 외부 온도가 급상승하더라도 건물 내부의 쾌적성을 최적화할 수 있는 핵심 인사이트를 확보할 수 있었다”면서, “솔리데오와의 파트너십은 다쏘시스템 기술의 깊이와 폭을 보여주는 좋은 예다. 다쏘시스템의 시뮬리아를 활용하면 건물 내부의 열부터 병원, 사무실, 콘서트홀 내부의 공기 흐름, 도시 지역의 실외 열섬 효과에 이르기까지 모든 시나리오를 시뮬레이션하고 다른 방법으로는 볼 수 없는 것을 이해하며 시민들의 더 안전하고 건강한 삶의 질 향상에 기여할 수 있다”고 말했다.

이에이트는 글로벌 이차전지 기업과 중요 생산 공정에 대한 시뮬레이션 적용 확대를 위한 검증을 성공적으로 완료했다고 밝혔다. 이에이트는 2023년 이차전지 제조공정에 시뮬레이션을 적용하였고, 올해는 적용 범위 및 수주 규모를 확대하여 솔루션을 납품하게 된다. 이에이트는 배터리 제조 관련 연구개발을 위해 다중 유체의 거동, 농도 확산에 의한 공침 현상을 해석하여 이차전지 품질 최적화 솔루션을 도출하였다. 이에이트의 입자 기반 시뮬레이션 소프트웨어인 NFLOW LBM(Lattice Boltzmann Method)을 통해 시간에 따른 유동장, 농도장, 화학 반응을 모사하는 거시적 솔루션을 얻을 수 있으며, 침전물의 핵 생성, 이동, 성장, 응집 모사 등 미시적 솔루션도 가능하다. 이에이트는 “기존의 수치해석 솔루션은 2~3개 화학종의 농도, 유동 해석에 국한되어 있었지만, 이에이트의 이차전지 시뮬레이션 솔루션은 4개 이상의 화학종을 다룬다. 또한 별도의 시드 포인트(seed point) 설정이 필요 없이 침전물이 생성되고 성장하는 양상을 자유롭게 모사할 수 있다”고 설명했다. 그리고 “LBM 기반의 유체 해석은 시스템의 규모가 증가해도 계산량을 줄이면서 정확한 결과를 도출할 수 있어 기존 솔루션들보다 뛰어난 성능을 보였다”고 덧붙였다.     이에이트는 이 솔루션에 대한 특허를 출원하여 지적재산권을 강화하였다. 이에이트 LBM 연구팀은 앞서 출원한 이차전지 시뮬레이션 기술의 연계법 등을 추가로 연구해 고도화된 시뮬레이션 기술을 후속 특허로 준비하고 있다. 또한 최근에는 적용 가능성 확대를 위하여 다상 유동의 시뮬레이션 안정성을 증대시킬 수 있는 연구를 수행하였다. 이 연구를 통해 다상 유동을 보다 안정적으로 해석하고 계산 비용 또한 절감할 수 있게 되었다. 이를 통해 냉난방 장치 내부 상변화, 시추에서 LNG/응축물 거동과 같은 현상을 보다 안정적으로 해석할 수 있으며, SCIE 저널인 Journal of Statistical Physics에 게재가 결정되었다. 이에이트의 김진현 대표는 “이차전지 분야 진출을 통해 입자 시뮬레이션의 확장성을 입증할 수 있었다. 이차전지는 성장성이 무한한 산업으로 실제 다수의 이차전지 제조기업으로부터 관련 문의를 접하고 있다. 또한 화학, 식품, 화장품, 제약 등 다양한 제조분야 산업 군에서 시뮬레이션 기술 문의가 이어지고 있다. 당사의 기술을 통해 제조 효율성과 품질을 개선함으로써, 고객사들이 더욱 경쟁력 있는 기업으로 거듭날 수 있도록 지원하겠다”고 전했다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (10)   이번 호에서는 CFD에 유한요소법을 활용해 더 적은 요소 수로 해석 정확도를 높일 수 있는 곡선형 혼합 오더 메시(Mixed Order Mesh)를 생성하는 방법을 살펴본다.   ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   High-Order 메시 커브는 전산유체역학(CFD) 솔버 커뮤니티에서 유한요소법(FEM)을 활용하는 사람들에게 큰 도움이 될 새로운 기술이다. 유한요소기법은 유한 체적 및 유한 미분 방법과 같은 기존 CFD 방법보다 적은 요소 수로 정확도를 높인다. 선형 요소의 가장자리, 면, 내부에 버텍스(새로운 자유도)를 추가로 도입하여 정확도를 높일 수 있다. 곡선 지오메트리에 인접한 요소의 경우 이러한 새로운 자유도가 지오메트리에 위치해야 하므로 원래 선형 요소의 모양이 변경된다. 메시가 점성이 있는 경계를 향해 요소들이 모여 있는 경우 이 과정은 더 어렵다. 또한 내부 요소의 가장자리와 면은 요소 반전을 방지하기 위해 경계 요소 곡률에 따라 곡선을 만들어야 한다. 케이던스 피델리티 포인트와이즈(Cadence Fidelity Pointwise)에서 사용하는 WCN 스무딩에 대한 연구를 통해 혼합 오더 메시(Mixed Order Mesh)를 사용하여 지오메트리 곡률을 해결할 수 있다. 요소는 곡률이 심한 지오메트리 근처에서는 최대 4차 다항식(quartic)까지 올라갈 수 있으며, 곡률이 심한 지오메트리에서 멀리 떨어진 곳에서는 선형을 유지한다. 메시 평활화 방법은 비용 함수를 사용하여 원하는 요소 모양과 양의 자코비안을 각 요소에 적용한다. 요소가 지오메트리 근처에서 곡선이 될 때 점성 메시 간격이 유지된다. 결과는 복잡한 3D 구성에 대해 표시된다.   지오메트리 선형 메시를 올리고 표면 곡률에 따라 곡선을 그리려면 지오메트리에 쉽게 액세스하고 강력한 초기화 및 평활화 프로세스가 필요하다. 초기화 중에 고차 노드가 지오메트리에 정확하게 배치되고 메시 평활화 중에 표면에 유지되도록 하려면, 지오메트리에 대한 표면 검색작업이 필요하다. 엘리베이트 및 스무딩을 위한 지오메트리 액세스는 메시링크 API¹) 를 통해 제공된다. 메시링크는 지오메트리 및 메시 데이터를 관리하기 위한 라이브러리로, 메시 생성 및 메시 적응 애플리케이션과 관련된 함수를 쿼리할 수 있는 간단한 인터페이스를 제공한다.   혼합 오더 커브 프로세스 혼합 오더 메시 커브는 유효한 선형 메시로 시작하는 프로세스를 사용한다. 프로세스의 주요 구성 요소는 <그림 1>의 순서도에 나와 있다. 이 백서 전체에서 요소의 차수 또는 다항식 차수는 선형, 이차, 입방체와 같은 Q1~4 명명법을 사용하여 표시되며, 이차 요소는 각각 Q1, Q2, Q3, Q4이다. 고차 요소는 라그랑지안 기저 함수를 사용하여 요소의 가장자리, 면, 내부에 고차 노드를 고르게 분포시킨다. 이러한 물리적 노드는 하위 요소와 요소 모양을 적용하기 위해 WCN 방식에 필수이다.   그림 1. 혼합 오더 메시 커브 프로세스의 순서도에는 가장 안쪽 고도 루프를 통과하는 여러 경로가 포함되어 있다. 진입 지점에 따라 색상으로 구분된 화살표를 따라가게 된다.   고도 프로세스는 입력된 선형 메시에서 시작하여 사용자가 요청한 최종 차수인 Qfinal에 도달할 때까지 최대 차수인 Qmax를 한번에 하나씩 증가시킨다. 각 차수 패스동안 먼저 표면 요소와 볼륨 요소의 편차를 테스트한다. 고차 점이 지오메트리에서 너무 많이 벗어나는 서피스 요소(허용 오차 기준)는 높이가 올라가고, 그 섭동이 볼륨에 퍼진다. 마지막으로, 요소 반전을 수정하고 엘리베이션 프로세스에서 생성된 요소의 품질을 개선하기 위해 WCN 메시 스무딩이 수행된다. 각 스무딩 반복 후 각 볼륨 요소의 편차를 다시 테스트하여 추가 높이 조정이 필요한지 여부를 결정한다. 이 프로세스는 모든 요소가 편차 기준을 충족하거나 최종 정도에 도달할 때까지 반복되며, 메시 평활화 프로세스가 수렴한다. 품질 제약 조건은 인접한 요소가 한 차수 이상 차이가 나지 않도록 보장한다. 최종 출력은 같은 차수의 요소 간에 공유되는 고차 노드가 포함된 메시이다. 그러나 차수가 다른 요소 간에 공유되는 면과 가장자리는 동일한 인터페이스 노드를 공유하지 않다. 따라서 내보내기 전에 이러한 인터페이스에서 형상 적합성을 적용한다.   요소 편차 메트릭 편차 메트릭(Deviation Metric)은 엘리먼트 엘리베이션 프로세스 및 메시 스무딩 프로세스의 일부로, 엘리먼트 엘리베이션 프로세스를 제어한다. 편차 메트릭은 곡선 경계 또는 다른 볼륨 요소에 인접한 요소의 가장자리와 면에 있는 테스트 노드의 변위를 측정한다. 이러한 테스트 노드의 변위가 임계값 거리를 초과하면 해당 요소에 상승 플래그가 지정된다. 높이를 트리거하는 임계값은 요소 내의 최소 선형 에지 길이에 입력 편차 임계값 파라미터(일반적으로 1~5%)를 곱한 값이다.   서피스 요소 편차 곡선 경계에 인접한 요소의 경우 편차 메트릭은 6차 가우스 구적법 점 위치에 배치된 테스트 노드를 사용한다. 그런 다음 테스트 노드를 지오메트리에 투영하고, 원래 위치와 투영된 위치 사이의 거리를 측정한다. 편차량은 <그림 2>에서 선형 삼각형의 중심(청록색)에 있는 테스트 노드를 곡선 지오메트리 표면(주황색)에 투영하여 보여준다.   그림 2. 지오메트리에 투영된 표면 요소의 중심에 있는 테스트 노드     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

디지털 지식전문가 조형식의 지식마당   디지털 엔지니어링과 관련해 마케팅 측면에서 디지털 트윈(digital twin)이 최고라면, 제품 생산 측면에서는 디지털 스레드(digital thread)가 가장 가치가 있다. 디지털 트윈이 시각적이라면 디지털 스레드는 추상적인 개념이다. 그러므로 디지털 엔지니어링에서 디지털 스레드를 시각적으로 표현하는 방법은 시각적 그림을 사용한다. 전통적 엔지니어링의 순환구조에서 무한루프 구조로 진화했으며, <그림 1>에서 보여 주는 것처럼 무한루프는 무수한 디지털 스레드로 연결되어 있다. 마치 우리의 뇌와 신경이 하나처럼 연결되어 있는 것을 상상하면 된다.    그림 1. 디지털 엔지니어링 제품 개발 무한루프와 디지털 스레드   디지털 엔지니어링 이니셔티브의 1 단계는 무한루프이며, 디지털 영역과 물리적 영역으로 되어 있다. 이것은 기존의 순환 제품수명주기와 차별된다. 그리고 이 무한루프 안에서 무수한 디지털 스레드와 연결되어 있다. 2 단계는 디지털 트윈과 소프트웨어 정의 프로세스가 포함된 이니셔티브이다. 가장 간단한 디지털 제품 수명주기 구조는 디지털과 물리적으로 양분하는 것이다. 모든 디지털 엔지니어링에서 디지털 트윈이 필요한 것은 아니다. 현재 디지털 트윈이 필요 없거나 비용상 만들 필요가 없는 프로세스는 있지만, 디지털 스레드는 모든 디지털 엔지니어링에 중요한 요소이다.   그림 2. 단순한 디지털 제품 수명주기 프로세스(출처 : 조형식)   <그림 2>는 디지털 제품 수명주기 프로세스(Digital Product Lifecycle Process)를 나타내며, 이는 개념(concept)에서 폐기(disposal)까지 디지털 기술(digital technology)을 사용하여 제품을 설계, 개발 및 관리하는 방법을 설명한다. 이 과정은 무한루프로 표현되어 있으며, 이는 지속적이고 반복적인 특성을 나타낸다.   그림 3. 디지털 트윈과 디지털 스레드(출처 : 지멘스)   <그림 3>은 디지털 트윈에서 디지털 스레드에서의 데이터 흐름을 보여준다. 그러나 궁극적으로 디지털 스레드는 데이터의 스트림(data stream)뿐 아니라 지식의 흐름이 된다. 모든 제품 관련 지식과 프로세스의 연결과 흐름이 디지털 스레드의 최종 목적이다. 그러나 이 그림은 너무 추상적이고, 구체적으로 디지털 스레드에서 무엇을 해야 하며 어떤 자료 및 프로세스와 연결되는지에 대해서 불분명하다.   그림 4. 제품 수명주기와 디지털 스레드(출처 : Aras)   <그림 4>는 PLM 회사인 아라스(Aras)에서 오랫동안 주장하는 그림이다. 이 그림은 제품 수명주기에서 각 단계(phase)마다 기준 데이터의 항목을 연결하는 것을 보여 준다. 이전에도 엔터프라이즈 PLM에서는 추적성(traceability)이라는 특성으로 사용해 왔지만, 기존의 추적성과 디지털 스레드의 차이점은 양방향이라는 것이고 디지털 트윈에서는 실시간 양방향 연결이 필요하다.  그러나 이 자료는 자료의 추적성가 유사하며, 실제에서 디지털 스레드는 수많은 데이터, 지식, 정보와 메시 형태나 지식 그래프(knowledge graph)의 형태로 무수히 연결되어 있다. 이런 연결을 수작업으로 연결하기는 현실적으로 불가능하다.   그림 5. PLM과 디지털 스레드 로드맵(출처 : Prostep)   <그림 5>는 독일 프로스텝(Prostep)의 디지털 스레드 로드맵 자료이다. 몇 년 전부터 상용으로 사용할 수 있는 디지털 스레드이며, 장점은 기존의 다양한 CAD, CAE, PLM 등과 연결할 수 있다는 것이고, 단점은 이 회사의 인터페이스를 구입해서 연결해야 하는데 비용이 들 수 있다. 또한 이 모든 분야의 지식과 정보의 사일로 데이터를 누구가 어떻게 연결할 것인가 숙제이다.   <그림 4~5>는 기존의 PLM같은 선형 제품 수명주기를 전제로 발전한 것이기 때문에, 미래의 디지털 엔지니어링 수명주기에서는 발전이 필요해 보인다.  결론적으로 디지털 엔지니어링에서 디지털 스레드는 가장 중요한 자산이라고 할 수 있다. 현재 주목받고 있는 디지털 트윈도 디지털 스레드가 없다면 사상누각일 수 있다. 그러나 디지털 스레드는 눈에 보이는 것이 아니기 때문에, 일반인의 관심이나 기업이 거액을 투자하기는 쉽지 않다. 또한 CAD, PLM 공급사도 디지털 스레드의 중요성을 인지하지만 비용이 많이 들고, 표준화하기도 어렵고, 잘못하면 비즈니스 주도권에도 영향을 미치기 때문에 디지털 스레드를 관망하고 있다. 디지털 스레드에 대해 가장 큰 관심을 보이는 분야는 미국 국방성이나 방위산업과 항공산업이다. 그러나 미래에 소프트웨어 정의 제품과 디지털 트윈, 산업용 인공지능같은 디지털 엔지니어링의 발전은 디지털 스레드에 달려 있다. 또한 디지털 스레드와 소프트웨어 정의, 디지털 트윈 작업의 복잡성 때문에 챗GPT나 생성형 인공지능의 도움 없이는 불가능하다.    그림 6. 인생 디지털 스레드    요즘은 나의 개인 지식 관리에 디지털 스레드를 적용해 보고 있다. 이것을 ‘인생 디지털 스레드(Life Digital Thread : LDT)’라고 이름붙였다. 1년 365일 100년이면 3만 6500 개의 ‘오늘’이 있다. 이것을 연결해 주는 것이 인생 디지털 스레드이다. 우리는 그냥 살다가 무엇이 어떻게 연결되어 있는지 모르고 죽는다. 아무리 오래 살아도 오늘은 처음이다. 그러나 모든 오늘을 연결할 수 있으면 우리는 더 현명할 결정을 할 수 있고, 더 좋은 창조적인 삶을 살 수 있다. 디지털 스레드를 우리의 삶, 인생, 이벤트, 경험, 지식 관리, 시간 관리, 인간관계, 감정 같은 정보에 적용할 수 있는 몇 가지 흥미로운 방법이 있다. 이를 통해 개인의 삶에서 더욱 체계적이고 효율적으로 연관성을 관리할 수 있다. 지난 기록을 조사해 보니 나의 일이나 삶에서 80% 이상이 중복이었다. 디지털 스레드는 이런 중복을 제거하는 데에 매우 효과적이라는 것을 깨닫고 있다.   ■ 조형식 항공 유체해석(CFD) 엔지니어로 출발하여 프로젝트 관리자 및 컨설턴트를 걸쳐서 디지털 지식 전문가로 활동하고 있다. 현재 디지털지식연구소 대표와 인더스트리 4.0, MES 강의, 캐드앤그래픽스 CNG 지식교육 방송 사회자 및 컬럼니스트로 활동하고 있다. 보잉, 삼성항공우주연구소, 한국항공(KAI), 지멘스에서 근무했다. 저서로는 ‘PLM 지식’, ‘서비스공학’,  ‘스마트 엔지니어링’, ‘MES’, ‘인더스트리 4.0’ 등이 있다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

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성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (10)   케이던스 셀시우스 스튜디오(Cadence Celsius Studio)는 전자 시스템의 열 해석과 열 응력, 전자 제품 냉각을 해결하기 위한 AI 기반 열 플랫폼이다. 현재 제공되는 제품은 대부분 포인트 툴 솔루션으로 구성되어 있지만, 셀시우스 스튜디오는 전기 및 기계/열 엔지니어가 형상 단순화, 조작, 변환 없이 단일 플랫폼 내에서 동시에 설계 및 해석할 수 있는 통합 플랫폼으로 완전히 새로운 접근 방식을 도입했다.   ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   셀시우스 스튜디오는 전열 공동 시뮬레이션, 전자 냉각, 열 응력을 하나의 솔루션으로 통합한다. 또한 설계 중 다중 물리 분석으로 셀시우스 스튜디오를 원활하게 사용할 수 있으므로, 설계자는 설계 프로세스 초기에 열 무결성 문제를 발견하고 이상적인 열 설계를 발견하기 위해 생성형 AI 최적화와 새로운 모델링 알고리즘을 효율적으로 활용할 수 있다. 그 결과 협업이 개선되고 설계 반복이 줄어들며 예측 가능한 설계 일정이 가능해지는 간소화된 워크플로를 통해 처리 시간을 단축하고 출시 기간을 단축할 수 있다.   셀시우스 스튜디오의 주요 이점 셀시우스 스튜디오는 복잡한 열 해석, 열 응력, 전자 냉각 등의 문제를 해결할 수 있다.    매끄러운 통합 셀시우스 스튜디오는 케이던스의 버추소, 알레그로, 이노베이티브, 옵티멀리티 및 AWR 구현 기술과 통합된다.   디자인 인사이트 전체 설계 공간을 빠르고 효율적으로 탐색하여 최적의 설계에 수렴할 수 있도록 통합된 옵티멀리티 AI(Optimality AI) 기반 기술을 통해 지원한다.   시스템 레벨의 열 해석 전체 시스템 분석을 위해 유한 요소법(FEM)과 전산 유체 역학(CFD)을 결합한다.   생산성 향상 기존 솔루션보다 최대 10배 빠른 성능을 달성하는 대규모 병렬 실행을 제공한다.   셀시우스 스튜디오의 솔루션 구성 전열(Electrothermal) 해석 셀시우스 스튜디오는 다양한 ECAD 및 MCAD 파일 형식을 지원하며, 전기 및 열 시뮬레이션을 위한 재료 및 부품 관리자를 제공한다. 정적 및 과도 전열 공동 시뮬레이션을 모두 제공하며 케이던스의 클래리티, 시그리티, 스펙터 솔버와 원활하게 통합된다.     기구 응력(Mechanical Stress) 셀시우스 스튜디오는 선형 및 비선형 재료 구조 모델뿐만 아니라 뒤틀림 및 응력 분석을 위한 정적 및 준정적 솔버, 수분 솔버, 고온고습(HTHH) 분석을 지원한다. 설계자는 설계 조립 공정과 재료 고장 및 신뢰성 분석을 위한 다단계 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 3D-IC 뒤틀림/응력 시뮬레이션을 위한 글로벌 및 로컬 모델이 있다.     머신러닝/인공지능(ML/AI) 셀시우스 스튜디오는 열 설계 및 관리를 위한 AI 기반 최적화와 DFM 검증을 위한 몬테카를로 분석 및 민감도 연구, 열 RC 및 컴팩트 모델 생성 및 네트워크 시뮬레이션을 통합한다. 메타모델 칩/패키지/서버는 빠른 열 성능, 특성화 및 평가를 제공한다.   전자 냉각(Electronic Cooling) 셀시우스 스튜디오는 전체 전자 시스템의 열 효율을 최적화하기 위한 전자 냉각 시뮬레이션을 제공한다.       ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

디지털 지식전문가 조형식의 지식마당   제품 개발을 시작하기 전에 제품 개발 이니셔티브(Product Development Initiative : PDI)가 중요하다.  이니셔티브(initiative)는 상황에 따라 ‘시작하는 의지나 능력’, ‘자발성’, ‘선도력’ 등으로도 표현될 수 있다. 하지만 가장 널리 인정받고 사용되는 번역은 ‘주도성’이라고 할 수 있다.  디지털 엔지니어링 이니셔티브(Digital Engineering Initiative : DEI)는 디지털 기술을 이용한 제품 개발 혁신을 하기 위한 주도적 전략이라고 할 수 있다. 이 전략의 산출물은 다섯 개라고 할 수 있다. 그것은 제품의 본질에 대한 엔티티(entity), 제품의 물리적 실체, 제품의 디지털 트윈, 제품의 소프트웨어 정의, PLM에 포함된 제품 개발 과정 CAX와 정보 기술로 생성된 모든 제품 정보이다.    그림 1. 가장 복잡한 이중 무한루프 디지털 엔지니어링 이니셔티브의 다섯 가지 산출물   디지털 기술을 이용하여 앞에서 소개한 제품의 다섯 가지 산출물에 대한 생성 전략이 디지털 엔지니어링 이니셔티브라고 할 수 있다.  이전의 정보화 시대의 제품 개발 이니셔티브는 <그림 2>와 같은 순환형이었으나, 현재의 디지털 기술과 4차 산업혁명에서는 무한 루프 형태로 변화하고 있다.   그림 2. 정보화 시대의 순환형 제품 개발 이니셔티브   정보화 시대에는 제품 개발에 필요한 많은 정보 기술 도구가 소개되었다. 특히 CAX와 PDM/PLM의 도입은 제품 개발 환경을 혁신적으로 변화시켰다. 그 이후에는 디지털 목업(digital mockup)과 가상 제품 개발(VPD) 환경으로 발전했으며, 이제는 디지털 트윈이나 제품의 가상화 방향으로 발전하고 있다. <그림 3>은 디지털 전환에서 무한 루프형의 제품 개발 이니셔티브를 보여주며, <그림 1>은 보다 복잡한 이중 무한 루프형 제품 개발 이니셔티브를 나타낸다. 그러나 모두 제품에 디지털 트윈을 도입하는 것도 아니며, 모든 제품에 소프트웨어 정의처럼 제품의 가상화를 적용하는 것은 아니지만, 일반적은 무한 루프형 제품 개발 이니셔티브는 적용될 것으로 보인다.   그림 3. 디지털 전환 시대의 무한 루프형 제품 개발 이니셔티브   보다 복잡한 형태의 디지털 엔지니어링 이니셔티브는 주로 방위 및 항공우주 분야에서 볼 수 있는 접근법으로, 제품 개발의 모든 단계에서 디지털 기술과 프로세스를 적극적으로 통합하고자 하는 전략이다. 이 이니셔티브는 제품 설계, 개발, 테스트, 생산 및 유지보수의 각 단계에서 디지털 도구와 데이터를 활용하여 효율성을 극대화하고 오류를 최소화하기 위해 노력한다. 디지털 엔지니어링 이니셔티브의 주요 구성 요소는 다음과 같다.   모델 기반 시스템 엔지니어링 MBSE(Model Based Systems Engineering)는 복잡한 시스템의 설계와 관리를 위해 모델을 중심으로 하는 접근 방식이다. 이를 통해 설계자는 텍스트 기반 문서 대신 시각적 모델을 사용하여 시스템 요구 사항, 설계, 분석, 검증 및 유지보수를 체계적으로 관리할 수 있다.   디지털 트윈 및 디지털 목업 디지털 트윈(digital twin)과 디지털 목업(digital mockup)은 실제 제품의 가상 모델링(virtual modeling)을 만들어 설계(design), 시뮬레이션(simulation), 테스트(test) 및 운영(operation)을 지원한다. 이러한 디지털 대응물은 제품의 성능을 예측하고, 문제를 조기에 발견하여 해결하는 데에 유용하다.   통합 데이터 환경 IDE(Integrated Data Environment)는 프로젝트의 모든 데이터와 정보를 중앙에서 관리하고, 팀 간의 협업을 촉진하는 플랫폼을 제공한다. 이는 데이터의 일관성과 접근성을 향상시켜 프로젝트 관리의 효율을 높일 수 있다.   가상 및 증강현실 VR(Virtual Reality) 및 AR(Augmented Reality) 기술은 복잡한 제품의 설계와 테스트 과정에서 현실감 있는 시뮬레이션을 제공하여, 설계자와 엔지니어가 실제 환경에서 제품을 사용하는 것과 유사한 경험을 할 수 있게 한다. 이는 특히 훈련, 사용자 인터페이스 테스트 및 유지보수 계획에서 유용하다.   자동화 및 AI 기술의 통합 자동화(automation) 도구와 인공지능(AI) 알고리즘은 반복적인 작업을 최적화하고, 복잡한 데이터 분석과 의사결정 과정에서 인간의 노력을 줄여준다. 이는 공정의 속도를 높이고 오류를 감소시키는 데 기여할 것으로 예상된다.    소프트웨어 정의와 가상화 기술 소프트웨어 정의 x(software-defined x)는 협의로는 하드웨어로 수행하던 기능을 소프트웨어로 구현하는 것으로부터, 하드웨어에서 소프트웨어를 분리하여 이들을 표준화된 기능으로 연동하여 추상화를 하는 광의의 개념을 다양한 응용 서비스에 적용하는 것을 의미한다고 할 수 있다.    그림 4. 이중 무한 루프형 제품 개발 이니셔티브   가상화(virtualization)는 컴퓨터 리소스를 물리적 환경에서 분리하여 여러 가상 환경을 만들 수 있게 하는 기술을 한다. 이러한 기술은 하나의 물리적 하드웨어 리소스 위에서 여러 운영 체제나 애플리케이션을 동시에 실행할 수 있게 해주며, IT 인프라의 효율성, 유연성, 비용 절감을 도모할 수 있다. 이것은 모든 제품 개발 환경과 제품 자체 서비스 등에 모두 적용할 수 있다.  디지털 엔지니어링 이니셔티브는 이러한 기술을 통합하여, 전체 제품 수명주기 동안 지속적인 품질 향상과 비용 절감을 달성하려고 한다. 이러한 접근 방식은 특히 기술적으로 복잡한 제품과 시스템의 설계 및 제조에 있어 중요하다. 이제 우리는 이러한 새로운 디지털 기술과 통합된 인공지능의 세상에서 제품을 개발하고 제품을 사용하는, 새로운 차원의 전환 시대에 진입하고 있다.    ■ 조형식 항공 유체해석(CFD) 엔지니어로 출발하여 프로젝트 관리자 및 컨설턴트를 걸쳐서 디지털 지식 전문가로 활동하고 있다. 현재 디지털지식연구소 대표와 인더스트리 4.0, MES 강의, 캐드앤그래픽스 CNG 지식교육 방송 사회자 및 컬럼니스트로 활동하고 있다. 보잉, 삼성항공우주연구소, 한국항공(KAI), 지멘스에서 근무했다. 저서로는 ‘PLM 지식’, ‘서비스공학’,  ‘스마트 엔지니어링’, ‘MES’, ‘인더스트리 4.0’ 등이 있다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

다쏘시스템과 브라질 항공기 제조업체 엠브라에르는 다쏘시스템의 시뮬레이션 기술이 글로벌 UAM 기업인 이브 에어 모빌리티의 전기 수직 이착륙 항공기(eVTOL)를 가상으로 시뮬레이션, 분석하고 시험하는 데 사용됐다고 발표했다. 다쏘시스템의 시뮬리아 파워플로우(SIMULIA PowerFLOW) 애플리케이션은 유체 역학 시뮬레이션을 통해 실제 작동 조건을 예측하는 기능을 제공한다. 이를 통해 엠브라에르와 이브 에어 모빌리티의 엔지니어들은 항공기의 비행 방식을 평가하고 소음 방출 테스트를 진행할 수 있다. 엠브라에르와 이브 에어 모빌리티는 보다 합리적인 가격으로, 안정적이고 신뢰할 수 있으며 지속 가능하고 통합된 인간 중심의 도심 항공 모빌리티(UAM) 솔루션을 제공하겠다는 약속에 따라 전 세계적인 글로벌 파트너들과 협력해 왔다. 2023년 7월 엠브라에르와 이브 에어 모빌리티는 브라질 상파울루 주 타우바테시에 첫 번째 eVTOL 생산 시설이 들어설 것이라고 발표했다. 이브 에어 모빌리티는 첫 번째 본격적인 eVTOL 프로토타입 조립을 시작했으며, 2024년에 테스트 캠페인을 진행할 예정이다. 이브 에어 모빌리티의 eVTOL은 2026년에 배송을 시작하고 서비스를 시작한다.     엠브라에르의 미카엘 지아니니(Micael Gianini) 인테리어, 소음 및 진동 수석 매니저는 “정확한 수치로 검증된 모델은 실험 결과와 비교했을 때 정확성을 입증하고 제품 정의를 가속하는데 도움이 되었다”면서, “인간 친화적인 디자인은 작동 소음을 최소화하여 승객, 조종사 및 지역사회의 안전, 접근성 및 편의를 보장한다”라고 말했다. 다쏘시스템의 데이비드 지글러(David Ziegler) 항공우주산업 부문 부사장은 “eVTOL 항공기의 주요 장점 중 하나는 전기로 구동되며 연소 동력 항공기보다 더 지속 가능한 옵션이라는 점이지만, 도심 지역에서 운항해야 하기 때문에 소음 감소가 설계의 핵심 요소였다”면서, “엠브라에르와 이브 에어 모빌리티는 다쏘시스템의 시뮬리아 유체 역학 애플리케이션을 통해 가상 환경에서 eVTOL 항공기의 가장 중요한 부품을 경험하고 최적화할 수 있게 되었다”고 말했다.

              교육 소식 >             5월 OpenFOAM 사용자 교육 >             OpenFOAM 사용자 교육 5월 OpenFOAM 사용자 교육에 대해 안내드립니다. OpenFOAM에 관심은 있으나 첫 발을 내딛지 못한 고객 여러분께 도움을 드리고자 초보 사용자를 위한 예제 실습 위주의 교육을 진행합니다. OpenFOAM 소개, 사용 방법 및 예제 실습을 통해 사용자의 OpenFOAM 숙련도를 높일 수 있도록 도와드립니다. 일정 : 5월 22일 ~ 5월 24일 (링크)를 클릭하시면 5월 OpenFOAM 사용자 교육에 대해 더욱 자세하게 확인할 수 있습니다.                                   5월 OpenFOAM 코드 개발자 교육 >             OpenFOAM 코드 개발자 교육 5월 OpenFOAM 코드 개발자 교육에 대해 안내드립니다. OpenFOAM을 이용하여 사용자 요구에 맞는 customized solver를 만들고자 하시는 여러분께 도움을 드리고자 OpenFOAM solver를 직접 modify하는 방법에 대해 교육을 진행합니다. OpenFOAm compile 사용법 및 High Level 프로그래밍, 경계조건 라이브러리 만들기 실습 등을 통해 직접 코드를 수정 및 compile 하는 시간을 가집니다. 일정 : 5월 29일 ~ 5월 31일 (링크)를 클릭하시면 5월 OpenFOAM 코드 개발자 교육에 대해 더욱 자세하게 확인할 수 있습니다.             6월 BARAM을 활용한 CFD 실전 교육 >             BARAM을 활용한 CFD 실전 교육 6월 BARAM을 활용한 CFD 실전 교육에 대해 안내드립니다. CFD 기본 이론, 개념, 과정 설명과 예제 실습을 통해 CFD를 처음 접하시는 분들의 이해를 도와드립니다. 실습은 공개소스 S/W인 BARAM을 사용하므로 교육 후에도 제한 없이 사용하실 수 있습니다. 일정 : 6월 27일 ~ 6월 28일 (링크)를 클릭하시면 5월 OpenFOAM 코드 개발자 교육에 대해 더욱 자세하게 확인할 수 있습니다.             일반 소식 >             19th OFW (OpenFOAM Workshop) >              6월 25일 ~ 6월 28일, 3박 4일 동안 중국 베이징 대학교에서 19th OFW가 개최됩니다. 사전 등록 기간은 5월 15일까지입니다. OFW는 OpenFOAM을 활용한 다양한 해외 연구개발 사례를 쉽게 접할 수 있는 기회이며, OpenFOAM 관련 행사 중 가장 큰 국제 행사입니다. 관심있으신 OpenFOAM 사용자 분들의 많은 참가 부탁드립니다.                         2024년도 한국전산유체공학회 춘계학술대회 >              2024년도 한국전산유체공학회 춘계학술대회가 5월 29일 (수) ~ 5월 31일 (금), 2박 3일 동안 소노캄 제주에서 개최됩니다. 이번 행사에서는 탄소 중립을 위한 조선 공학분야에서 CFD 연구 사례, 파이썬 병렬프로그래밍의 단기강좌도 진행됩니다. 관심 있으신 분들의 많은 참여 바랍니다.             WHAT IS OPENFOAM? OpenFOAM은 오픈소스 CFD 소프트웨어이다. GNU GPL 라이센스를 사용하고 있어 누구나 자유롭게 사용이 가능하며 수정 및 재배포를 할 수 있다.       WHAT IS MESHLESS CFD? 질점격자 기반의 CFD해석 기법으로 FVM해석 기법의 보존성을 갖추고 있으며 전처리 작업시간을 획기적으로 줄일 수 있습니다.FAMUS는 무격자 기법의 CFD 해석 SW 입니다.       WHAT IS BARAM? BARAM은 넥스트폼이 개발한 OpenFOAM CFD 해석 프로그램입니다. 넥스트폼이 개발한 OpenFOAM Solver와 Utility를 GUI 기반으로 사용이 가능합니다.           수신거부