몰입형 3D 협업 앱으로 워크플로 및 생산성 개선   몰입형 3D 협업 툴을 사용하면 의사 결정 과정을 단축하고, 오류 비용을 최소화하며, 피드백 루프를 강화할 수 있다. 이번 호에서는 적절하지 않은 협업 방식이 작업자의 생산성에 어떤 영향을 미치며, 그 결과 어떤 비즈니스 문제가 발생하고, 몰입형 3D 기술을 통해 어떻게 협업을 혁신하고 프로젝트 워크플로를 향상할 수 있는지 살펴본다.  ■ 자료 제공 : 유니티 코리아     협업을 개선하면 팀의 생산성을 최대 50% 높이고 최대 87% 더 나은 의사 결정을 내릴 수 있다. 약 67%의 직원이 더 바람직한 원격 협업 기회가 필요하다고 강조하지만 여전히 팀이 원활하게 협업하는 환경을 조성하는 플랫폼을 채택하지 않는 기업이 많다. 디자인 변경 주문이나 접근하기 어려운 데이터 소스 같은 다른 요소가 협업과 커뮤니케이션뿐만 아니라 기업의 의사 결정 프로세스까지도 방해할 수 있다.   적절하지 못한 협업이 주는 영향 제조, 에너지, 건설 업계의 작업자는 비효율적인 협업 툴로 인해 매일 다양한 어려움을 겪는다. 몇 가지 예를 들면 다음과 같다.   프로젝트 조정 플랜트 엔지니어인 트로이는 다양한 포맷 및 시스템 전반에 분산된 산더미 같은 데이터와 프로세스로 인해 힘든 상황이다. 서로 다른 데이터 시스템을 전환하며 작업 도면을 제작하느라 시간이 부족해 관계자들과 프로젝트의 세밀한 부분에 대해 효과적으로 소통할 수 없다. 이런 상황은 커뮤니케이션 공백과 업데이트 누락으로 이어진다.     조립 프로세스 제조 회사의 프로젝트 리드인 짐은 제품 조립 프로세스를 감독하는 역할을 맡고 있다. 짐의 주요 과제는 변경되는 디자인 내용이 모든 관계자에게 명확하게 전달되도록 하는 것이다. 조립 라인의 비기술직이 사용할 수 있는 디자인 검토 툴이 없기 때문에 어려움이 따르는 작업이다. 짐이 관계자에게 불분명하거나 파악하기 어려운 디자인 변경 사항을 전달하면, 이는 상호 간의 오해 및 조립 작업 오류로 이어진다.     품질 관리 현장 전담 관리자 마크는 건설 프로젝트 점검을 관리한다. 확인해야 할 품질 표준 및 수칙 체크리스트의 내용이 길어 세부적인 사항을 놓치기 쉽다. 이에 따라 프로젝트 완성도와 품질 보증에 대한 신뢰성이 모두 저하된다.     트로이, 짐, 마크와 같은 작업자는 업무가 끝날 때마다 정신이 없고 피로감을 느끼며 회의감에 빠진다. 효과적인 협업 툴이 없으면 작업자의 생산성에 영향을 미칠 뿐만 아니라 비용이 늘어나고, 시간이 지체되며, 재작업 요구가 많아지는 등 상당한 비즈니스 문제가 발생한다.   협업 개선에 적절한 설루션 이와 같은 사례에서 필요한 것은 작업자를 위해 데이터를 동기화하고 프로젝트 관계자를 공유하는 설루션이다. 유니티 인더스트리(Unity Industry)가 그런 설루션이라고 할 수 있다. 개발자가 몰입형 3D 기술을 통해 BIM(건설 정보 모델링) 및 CAD 같은 기존 3D 모델의 용도를 변경한 후에 실시간 협업 애플리케이션을 제작 및 배포하면 조직에는 다음과 같은 장점이 있다.  예비 디자인을 인터랙티브 경험으로 제작하면 관계자가 실시간으로 피드백을 제공하여 실수를 조기에 식별할 수 있다. 복잡한 3D 모델을 변환하여 쉽게 이용 가능한 단일 인터페이스로 데이터를 통합하므로, 모든 프로젝트 관계자가 기술 전문성과 관계 없이 효과적으로 참여하고 정보에 기반한 결정을 내릴 수 있다. 기술 전문성과 관계없이 모든 관계자가 20개 이상의 플랫폼과 기기에서 실시간으로 애셋에 액세스하고 상호 작용할 수 있으므로 다중 사용자 협업이 촉진된다. 유니티 인더스트리를 사용하여 몰입형 협업 애플리케이션을 제작하면 모든 작업자의 일상 업무를 혁신할 수 있다.   몰입형 3D로 워크플로 혁신 프로젝트 조정 트로이는 출근 후 데스크톱으로 사내 개발자 팀이 제작한 몰입형 협업 애플리케이션을 실행하며 업무를 시작한다. 앱의 애셋 매니저(Asset Manager) 기능을 통해 모든 기존 3D 모델과 데이터를 업로드하여 다음 프로젝트를 준비하고, 클라우드 기반 애셋을 활용하여 모든 프로젝트 데이터를 자동으로 통합하고 최적화하는 파이프라인을 고품질 인터랙티브 비주얼로 변환할 수 있다. 모든 프로젝트 정보를 단일 플랫폼에서 확인할 수 있으므로 프로젝트에 필요한 모든 표준, 절차, 3D 모델이 담긴 상세하고 중요도 높은 작업 도면을 제작할 수 있다. 도면이 마무리되면 앱을 통해 플랜트 현장 작업자에게 직접 공유할 수 있다. 효율적이고 동적인 피드백 루프가 구축되어 있으므로 현장 작업자가 도면을 검토하며 수정을 제안하는 등 의견을 제시할 수 있다. 피드백을 앱에 입력하면 트로이와 실시간으로 공유할 수 있다.     조립 프로세스 짐의 제조 회사에서 조립 라인의 작업자가 의도된 제품 디자인 청사진과 실제 생산 결과물에 차이가 있다는 것을 발견했다. 작업자는 즉시 모바일 기기로 몰입형 협업 앱을 실행하여 그러한 차이점에 대한 메모를 작성했다. 짐은 문제가 발견되었을 때 현장에 없었지만 협업 앱이 유니티 클라우드(Unity Cloud)를 통해 클라우드에 계속 연결되어 있으므로, 인터넷에 연결된 모든 장소에서 기록된 메모를 검토하고 디자인 부서와 신속히 협업할 수 있었다. 디자인 변경이 앱을 통해 원활하게 전달되므로 조립 팀은 상시 최신 디자인 정보를 확인하며 작업할 수 있었다. 복잡한 업데이트 작업도 관리할 수 있어, 워크플로가 원활해지고 비용이 많이 드는 오류가 줄어들었다.     품질 관리 마크는 건설 현장에서 혼합현실(MR) 헤드셋으로 몰입형 협업 애플리케이션을 사용한다. AR(증강현실)을 통해 실제 건설 현장에 가상 디자인을 오버레이하여 현장을 전체적으로 자세히 검증할 수 있다. 마크가 점검을 마치면 현장 시공사는 즉시 모바일 기기의 앱에서 점검이 완료되었다는 알림을 받게 된다. 고객 및 기타 관계자도 선호하는 기기에서 앱을 통해 프로젝트의 최신 현황을 확인할 수 있다. 각 사례에서는 쉽게 이용 가능한 실시간 인터랙티브 협업 툴로 전환하여 워크플로가 간소화되었으며, 더 효율적인 피드백 루프를 구축하고, 의사 결정 시간을 단축하고, 비용이 많이 드는 오류를 줄일 수 있었다.     유니티 인더스트리를 활용하여 협업 앱 제작 유니티 인더스트리는 몰입형 인터랙티브 경험을 제작하고, 복잡한 모델을 손쉽게 검토할 수 있도록 통합하며, 실시간 데이터를 더 쉽게 이용할 수 있도록 지원하여 협업과 의사 결정의 새로운 표준을 확립하고 있다. 유니티 인더스트리는 기술직과 비기술직 간의 격차를 줄이고, 의사 결정 프로세스를 단축하고, 프로젝트를 원활하게 진행할 수 있도록 도움을 준다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상 중계   지난 11월 19일, CNG TV는 ‘제조 산업의 디지털 혁신을 위한 헥사곤 설루션 활용 전략’을 주제로 웨비나를 진행했다. 이번 웨비나에서는 헥사곤의 설비 자산 관리 설루션인 HxGN EAM과 설비 성능 관리 설루션인 HxGN APM에 대한 소개와 함께 이 설루션을 통해 기업이 제조 환경의 디지털 혁신을 주도할 수 있는 실질적이고 효율적인 방법이 제시됐다. 자세한 내용은 다시보기로 확인할 수 있다. ■ 박경수 기자   ▲ 왼쪽부터 캐드앤그래픽스 박경수 부장, 헥사곤 ALI 유기성 전무와 주나래 부장   이번 웨비나에서 헥사곤 ALI는 디지털 트윈을 넘어 스마트 디지털 리얼리티 제공을 목표로 하는 자사의 설루션에 대해 소개했다. 그 중에서도 제조업의 비용 최적화와 생산성 향상을 위한 설비 관리 과제와 함께 고장 예방과 효율적인 정비를 위한 전략에 필요한 정비 최적화의 필요성에 대한 내용이 주로 소개됐다. 헥사곤 ALI 주나래 부장은 “헥사곤 ALI는 두 가지 포트폴리오 영역이 있는데, 디지털 프로젝트 설계와 실행을 지원하는 설루션과 플랜트 유지 및 운영을 담당하는 디지털 애셋 영역으로, 이번 발표에서는 설비자산 및 설비 성능 관리 설루션에 중점을 두고 있다”고 설명했다.   ▲ 헥사곤 ALI 주나래 부장   헥사곤 ALI 유기성 전무는 현대 설비 관리의 과제는 다양한 산업 분야의 자산을 효율적으로 관리하는데 있다고 말했다. “제조업의 경우 비용 최적화, 생산성 향상, 지속 가능성 도전 등을 해결하기 위해 고장 예방과 정비 우선순위 설정이 필요하다”며, “주요 문제로는 과도하거나 부족한 예방 정비, 고장 시점 파악 미흡, 비효율적 자원 사용 등이 있으며, 이를 해결하려면 설비의 중요도와 고장 패턴을 분석해 성능 기반 정비를 도입해야 한다”고 설명했다.  특히 “ISO 표준에 기반한 자산 관리와 RCM/RCA를 활용한 고장 분석이 효과적인 정비 전략 수립에 필수적이며 정비 계획과 스케줄링, 실시간 데이터 활용이 효율성을 높이는 핵심 요소로 강조되고 있다”고 덧붙였다.   ▲ 헥사곤 ALI 유기성 전무   이번 웨비나에서 헥사곤 ALI는 제조업 설비 관리의 문제점과 해결 방안, 헥사곤 설루션의 기능과 최적화 전략을 소개했다. 설비 관리의 주요 과제로는 데이터 입력 부족, 예방 정비의 비효율성, 예지 정비 도입의 한계 등이 제시되었으며, 이를 해결하기 위한 고장 모드 분석, 정비 전략 최적화, RCM/RCA 도입의 중요성이 강조되었다. 또한 디지털 트윈과 3D/2D 데이터 활용은 가시성을 높여 작업 효율성과 안전성을 개선할 수 있는 방안으로 언급되었다.      ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

안전은 전기자동차(EV)에서 가장 중요한 관심사이다. EV에 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리는 높은 에너지 밀도로 인해, 배터리 설계 시 상정된 작동 조건에서 벗어날 경우 고장이 날 위험이 있다. 배터리 관리 시스템(BMS)은 배터리 파괴로 이어지는 통제할 수 없는 발열 반응인 열폭주를 비롯한 부정적인 결과를 방지하는 데에 핵심 역할을 한다. BMS의 주요 기능으로는 전류, 전압 및 온도 모니터링, 과충전 및 과방전 방지, 셀 간 전하 밸런싱, 배터리의 충전 상태(SOC) 및 성능 상태(SoH) 추정, 배터리팩의 온도 제어 등이 있다. 이러한 기능은 전기자동차의 성능, 안전성, 배터리 수명, 사용자 경험에 영향을 미치므로 매우 중요하다. 예를 들어, BMS는 전압 한계를 넘는 과충전 및 과방전을 방지함으로써 배터리의 조기 노화를 방지하고, 차량이 수명 기간 동안 성능을 유지할 수 있도록 한다.    그림 1. EV에 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리의 높은 에너지 밀도는 배터리 설계 시 상정된 동작 조건에서 벗어나는 경우 고장이 날 위험이 있다.   BMS 개발에서 시뮬레이션의 이점 엔지니어는 거동 모델을 사용해 데스크톱 컴퓨터에서 배터리 플랜트 모델, 환경 및 BMS 알고리즘을 시뮬레이션한다. 그리고 하드웨어 프로토타입을 제작하기 전에 데스크톱 시뮬레이션을 통해 새로운 설계 아이디어를 탐색하고 여러 시스템 아키텍처를 테스트한다. 데스크톱 시뮬레이션을 통해 엔지니어는 BMS 설계의 기능적 측면을 검증할 수 있다. 예를 들어, 다양한 밸런싱 구성을 탐색해 적합성과 구성 간의 균형을 평가할 수 있다. 시뮬레이션은 요구사항 테스트에도 중요하게 작용한다. 엔지니어는 절연 이상이 있는 상황에서 올바른 접촉기의 거동을 검증할 수 있고, 하드웨어 테스트를 대체하기 위해 시뮬레이션을 통해 결함이 발생한 동안 시스템의 거동을 평가한다.    그림 2. 엔지니어는 거동 모델을 사용해 데스크톱 컴퓨터에서 배터리 플랜트 모델, 환경 및 BMS 알고리즘을 시뮬레이션한다.   데스크톱 시뮬레이션을 사용해 설계가 검증되면, 엔지니어는 신속 프로토타이핑(RP)이나 HIL(Hardware-in-the-Loop) 테스트를 위해 자동으로 C 코드나 HDL 코드를 생성하고, 실시간으로 코드가 실행되는 BMS 알고리즘을 더욱 면밀히 검증할 수 있다. RP를 통해 BMS 알고리즘 모델에서 코드가 생성되며, 이는 프로덕션 마이크로컨트롤러의 기능을 수행하는 실시간 컴퓨터에 배포된다. 자동 코드 생성을 통해 모델에 적용된 알고리즘 변경 사항을 며칠이 아닌 몇 시간 안에 실시간 하드웨어에서 테스트할 수 있다. HIL 테스트의 경우 BMS 알고리즘 모델이 아닌 배터리 플랜트 모델에서 코드가 생성되어 배터리팩, 능동 및 수동 회로 소자, 부하, 충전기 및 기타 시스템 컴포넌트를 나타내는 가상의 실시간 환경이 제공된다. 이 가상 환경을 통해 엔지니어는 실제 하드웨어 프로토타입을 개발하기 전에 실시간으로 BMS 컨트롤러의 기능을 검증할 수 있다.  시뮬레이션을 통해 엔지니어는 설계부터 코드 생성까지의 시간을 획기적으로 단축하고, 향상된 속도와 효율로 다양한 기술을 빠르게 모델링할 수 있다. 알티그린 프로펄션 랩(Altigreen Propulsion Labs)의 엔지니어들은 칼만 필터링 및 전류 적산법 등의 SOC 추정을 위한 다양한 기술을 모델링하고 반복적으로 테스트하기 위해 시뮬레이션 기반 접근 방식을 사용했으며, 포괄적인 접근 방식을 설계했다.  알티그린의 제어 시스템 책임자인 프라타메시 파트키(Prathamesh Patki) 수석 엔지니어는 “임베디드 코더(Embedded Coder) 덕분에 개발 시간이 절반으로 단축되었다”면서, “그 어떤 것을 개념화하든, 실제 하드웨어에서 가장 짧은 시간 안에 그것을 실행할 수 있다”고 말했다.    BMS 개발에서 모델링 및 시뮬레이션 활용 사례 셀 특성화는 배터리 모델을 실험 데이터에 맞추는 과정이다. BMS 알고리즘은 배터리 모델을 사용해 SOC 추정을 위한 칼만 필터나 SOC에 따른 전력 제한, 과전압이나 저전압 조건을 피하기 위한 온도와 같은 제어 파라미터를 설정하기 때문에 정확한 셀 특성화가 필수이다. BMS 개발의 후반 단계에서는 엔지니어가 동일한 배터리 모델을 사용해 시스템 수준 폐순환(closed-loop) 데스크톱 및 실시간 시스템 시뮬레이션을 수행할 수 있다. 심스케이프 배터리(Simscape Battery)와 같은 툴은 등가 회로, 전기화학 및 차수 축소 모델링(ROM : Reduced Order Modeling)을 비롯한 배터리 모델링에 대해 신경망을 사용한 다양한 접근 방식을 제공한다.  충전 속도는 EV 설계 및 도입에 있어서 핵심 성과 지표이다. 고속 충전의 높은 전력 수준은 배터리 재료에 스트레스를 주고 수명을 단축시키기 때문에, 최대 충전 속도와 배터리에 가해지는 스트레스를 최소화하기 위해 고속 충전 중 전력 프로필을 최적화하는 것이 필수이다. 이는 시뮬레이션과 최적화를 통해 달성되며, 이로써 충전 시간이 최소화되고 스트레스 요인을 허용 범위 내로 유지할 수 있다.  양산용 코드 생성은 자동차 산업의 인증 표준을 준수하는 BMS 설계 워크플로를 보완한다. 예를 들어, LG화학(현 LG에너지솔루션)이 볼보 XC90 플러그인 하이브리드 자동차의 BMS를 개발했을 때 오토사(AUTOSAR)가 필수 표준이었다. LG화학은 BMS 알고리즘 및 거동을 설계 워크플로의 필수적인 부분으로 모델링하고 시뮬레이션하기로 결정했다. 각 소프트웨어 릴리스에서 발견된 소프트웨어 문제의 수는 약 22개에서 9개 미만으로 줄어 프로젝트 목표를 크게 웃돌았다. LG화학이 오토사를 사용하여 볼보를 위해 개발한 BMS는 ASIL C(Automotive Safety Integrity Level C)에 대한 ISO 26262 기능 안전 기반 인증을 취득했다.    맺음말 BMS 설계에서의 모델링과 시뮬레이션은 개발 주기를 단축하고, 비용을 절감하며, 더 안전하고 효율적인 EV를 실현할 수 있도록 지원한다. 엔지니어는 모든 가능한 동작 및 결함 조건에 대해 BMS 알고리즘을 실행함으로써, BMS 소프트웨어가 실제 시스템에서 해당 조건을 처리할 수 있다는 확신을 높이고 고비용 테스트의 필요성을 줄인다. 결국, 이러한 접근방식은 최종 제품이 업계 표준과 소비자 기대치를 뛰어넘도록 한다.    ■ 이웅재 매스웍스코리아의 이사이다. 홈페이지 | https://kr.mathworks.com  

한국지멘스가 글로벌 엔지니어링 기업 앳킨스리알리스의 한국지사와 산업 디지털화, 에너지 효율 및 지속가능한 사업의 협력을 위한 업무협약(MOU)을 체결했다고 밝혔다.  이번 협약은 한국지멘스 디지털 인더스트리(DI) 부문과 스마트 인프라(SI) 부문의 지속 가능하고 에너지 효율성 향상을 위한 디지털 설루션과 앳킨스 코리아의 엔지니어링 기술을 융합해 전 산업의 디지털 전환, 스마트 공장 및 인프라 구축 가속화를 목표로 이루어졌다. 협약에 따라 양사는 앞으로 국내외 다양한 산업 분야에서 플랜트 엔지니어링, 건설, 인프라 등과 관련된 프로젝트에 대해 협력해 나갈 예정이다. 한국지멘스 디지털 인더스트리(DI) 부문은 ▲플랜트 엔지니어링 설계 ▲공정 시뮬레이션 및 프로세스 제어 ▲공장 및 설비 자동화 ▲디지털 트윈 기술 ▲플랜트 운영 트레이닝 시스템 등 하드웨어와 소프트웨어를 아우르는 디지털화 및 스마트 공장 영역에서, 한국지멘스 스마트 인프라(SI) 부문은 ▲빌딩 자동화 ▲방재 시스템 ▲전력 및 조명 시스템 ▲통합 보안 시스템 ▲에너지 절감 시스템 등의 핵심 기술 영역에서 기여하게 된다. 앳킨스 코리아는 ▲전체적인 프로젝트 관리 ▲엔드-투-엔드 서비스 ▲ 산업 지식 ▲글로벌 역량을 기반으로 양사 협력 체계를 구축해 나갈 방침이다. 통합 전문 서비스 및 프로젝트 관리 회사인 앳킨스리알리스 그룹은 국내 다수의 제조업 사업장에 대해 ▲프로젝트 관리 ▲디자인 및 엔지니어링 ▲조달 서비스 및 ▲공사 관리 서비스를 제공하고 있는 기업이다. 앳킨스리알리스는 산업 부문에서 글로벌 프로젝트를 성공적으로 이끈 경력을 발판삼아 국내 제약 산업에서 디지털 트윈 기반의 프로젝트를 이끌고 있다. 최근 앳킨스 코리아는 대전에 위치한 머크(Merck) 바이오 공정 생산센터의 설계, 구매지원 서비스를 수행하고 있으며, 싱가포르에 위치한 우시 STA(WuXi STA)의 API 제조시설 프로젝트를 통해 관련 규제 순응을 지원하는 설계 서비스 업무를 수행했다.     한국지멘스의 정하중 대표이사·사장은 “글로벌 엔지니어링 분야에서 탁월한 역량을 보유한 앳킨스 코리아와 협력하게 되어 매우 뜻깊게 생각한다”며, “한국지멘스는 이번 협약을 계기로 첨단 디지털 설루션 및 운영 노하우를 전 산업에 제공함으로써 국내외 산업의 디지털 전환을 가속화하고 지속 가능한 스마트 제조 및 인프라 구축에 기여할 것”이라고 말했다.  한국지멘스 티노 힐데브란트 선임 부사장 겸 디지털 인더스트리 부문장은 “이번 협약은 디지털화를 선도하는 한국지멘스 디지털 인더스트리 부문과 앳킨스 코리아의 지속적인 성장에 긍정적인 시너지를 가져올 것”이라며, “앞으로도 생산성 및 효율성 증대를 위한 지속 가능한 디지털 전환 설루션 제공에 집중하면서 한국 및 글로벌 시장에서의 산업 경쟁력을 강화하는 든든한 파트너로 함께 하겠다”고 밝혔다. 앳킨스 코리아 김진홍 지사장은 “제약, 생명기술, 하이테크 산업 분야에서 엔지니어링, 정밀성, 혁신은 매우 중요하다. 이에 앳킨스 코리아는 한국지멘스와 함께 세계 최고 수준의 디지털 트윈 서비스를 제공할 수 있도록 상호 협력 관계를 맺게되어 기쁘게 생각한다”면서, “앳킨스 코리아의 엔드-투-엔드 서비스, 산업 지식, 글로벌 역량을 기반으로 고객 프로젝트가 최고 수준의 품질 및 안전 기준을 충족함과 동시에 넷-제로 설계 및 공사 환경에 기여할 수 있도록 노력하겠다”고 덧붙였다.

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