캐드앤그래픽스 엮음 / 33000원 / 이엔지미디어    CAE 이해와 동향, 관련 제품 및 업체 소개 집대성 CAE(Computer Aided Engineerng)에 대한 이해 및 동향, 관련 제품 및 업체 소개 등을 집대성한 'CAE 가이드 V1'이 발간되었다.  컴퓨터 시스템을 이용하여 공학적인 해석을 수행하는 것을 의미하는 CAE는 구조해석 FEA(유한요소해석), CFD(전산유체역학), MBD(다물체동역학), 주조/금형/프레스 등 공정의 프로세스 시뮬레이션, 제품이나 프로세스의 최적화 등에서 광범위하게 쓰이고 있다.  'CAE 가이드 V1'에서는 업계의 다양한 흐름들을 제시하고, CAE 분야별 이해에서부터 동향, 관련 소프트웨어 및  공급 업체 소개, 제품리스트 등을 집대성하였습니다. 이번 책자에는 자료를 제공한 70여 업체, 200여개의 제품들이 수록되었으며, 분야를 대표하는 분들의 인터뷰를 수록했다. CAE의 주요 적용 분야가 주로 제조 산업인 만큼 기계 관련 해석 제품군이 주류를 이루고 있으나 건축, 전기전자, 조선, 플랜트 등 다양한 산업에서 사용이 이루어지고 있는 만큼 관련 제품들도 수록했다.  상세내용은 다음 링크에서 확인 가능하다.

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어(이하 지멘스 DISW)가 지난 4월 13일 ‘솔리드 엣지 유니버시티 2023’을 진행했다. 이 자리에서는 지멘스 DISW의 3D 제품 개발 솔루션인 솔리드 엣지의 최신 업데이트와 함께 데이터 공유와 협업을 위한 솔루션 연계 활용 방법, 솔리드 엣지의 활용 팁과 고객사 사례 등이 소개됐다. ■ 정수진 편집장     지멘스 DISW의 오병준 한국지사장은 “지멘스 DISW는 설계, 시뮬레이션, 생산 등 제조산업의 핵심 그룹을 연결하고, 이들이 소통·협업하면서 생산성을 높일 수 있도록 돕는 소프트웨어 및 엔드 투 엔드 디지털 전환 솔루션을 제공하고 있다”고 전했다. 오병준 한국지사장은  특히 설계자의 역할을 강조했다. “디지털 전환을 어디서부터 시작할 것인가를 생각할 때 프로세스 통합을 고려하면 PLM에 집중하게 되지만, 국내 제조산업의 디지털 전환에서 가장 중요한 그룹은 설계자”라는 것이다. 그는 “설계자가 생산성을 높이고 협업을 주도할 수 있도록 ‘설계자에 의한 디지털 전환 이니셔티브’, 그리고 전체 엔지니어링 프로세스에서 데이터를 기반으로 협업하고 연결을 통해 현장에서 디지털 전환을 구현하는 디지럴 스레드에 집중하고자 한다”면서, “제조산업의 디지털 전환은 아직 미완성이지만, 완성함으로써 얻을 수 있는 가치가 많다고 본다”고 전했다.   ▲ 지멘스 DISW 오병준 한국지사장은 디지털 전환에서 설계자의 역할을 강조했다.   도면 없는 제품 개발 지향하는 솔리드 엣지 2023 지멘스 DISW의 안지훈 프로는 “솔리드 엣지는 지멘스 DX 전략과 사용자의 요구에 맞춰 발전하고 있다”면서, 솔리드 엣지 2023의 변경점을 소개했다. 핵심은 PMI(Product Manufacturing Information)를 통한 무도면화 추구 및 엑셀러레이터 클라우드와 연계한 SaaS(서비스형 소프트웨어) 구현 등이다.   기구 설계 솔리드 엣지 2023은 적은 조작으로 더 많은 작업을 할 수 있도록 UI(사용자 인터페이스), UX(사용자 경험), 모델링 인터페이스가 전반적으로 개선됐다. 또한, 지멘스 DISW의 전체 포트폴리오와의 연계 강화와 함께 지멘스 전체 소프트웨어의 UI 및 UX를 통일시키는 작업도 진행 중이라고 한다. 솔리드 엣지는 동기식 설계와 순차식 설계 방식을 모두 제공해 왔는데 솔리드 2023 버전에서는 둘의 장점을 결합해, 순차식 환경에서도 동기식처럼 직관적인 형상 수정이 가능해졌다. 스케치 영역을 인식하고 활성화하는 과정에서 동기식 기능의 요소를 활용해 작업할 수도 있다. 또한, NX의 스타일 매핑 기능이 솔리드 엣지에 도입되고 피처의 일괄 커팅 및 자동 분해, 형상 자동 인식 기반의 작업 효율화 등이 이뤄졌다. 솔리드 엣지 2023에서는 설계 데이터의 활용성이 더욱 확장됐다. 프로세스 시뮬레이터와 연계해 키네틱 움직임을 정의하고, 별도의 추가 작업 없이 이를 제조 엔지니어링 데이터로 연계할 수 있게 됐다. 그리고 솔리드 엣지와 NX 사이에서 데이터를 교환 활용할 때에 별도의 변환이 필요 없다. 외부 CAD 데이터의 직접 지원도 확대되어, 솔리드 엣지 2023에서는 솔리드웍스, JT, STEP 포맷에 대한 지원이 추가됐다. 이런 외부 CAD 데이터는 원본과 연관성을 유지하면서 가상 모델로 솔리드 엣지 환경에 불러와 사용할 수 있다.   MBD MBD(모델 기반 정의) 측면에서는 설계 - 제조간 설계 정보 공유가 강화됐다. 솔리드 엣지는 2019 버전부터 3D PMI를 이용할 수 있는 기능을 제공해 왔는데, 솔리드 엣지 2023에서는 PMI 치수 자동 생성 및 자동 정렬 기능이 추가됐다. 또한, 3D PMI를 3D PDF나 HTML로 내보내는 기능을 통해 설계자가 아닌 사람도 설계 데이터를 활용할 수 있게 돕는다.   솔리드 엣지 인스펙터 솔리드 엣지 인스펙터는 2D 도면이나 3D 모델의 PMI를 이용해 품질 문서를 제작하는 툴이다. 2023 버전에서는 자동으로 라벨을 기입하고, 치수 및 중요 설계 특성을 인식하는 기능이 강화됐다. 또한, 인스펙터에서 만든 문서를 다양한 포맷으로 내보낼 수 있는 기능을 제공한다.   ▲ 솔리드 엣지 2023의 주요 업데이트   협업을 위한 솔리드 엣지 활용 및 PLM과 연계 많은 개발 환경에서 2D 도면, 3D 도면, PMI, 3D PDF 등 다양한 데이터 산출물이 존재하고 있다. 또한 이메일, 메신저, 그룹웨어, PLM 등 협업 시스템도 다양해, 데이터 통합과 원활한 협업에 대한 요구가 꾸준히 늘고 있다. 지멘스는 클라우드 저장소를 사용자 개인장비와 연결하고 동기화하는 협업 시스템으로 ‘엑셀러레이터 셰어(Xcelerator Share)’를 제시하고 있다. 엑셀러레이터는 솔리드 엣지의 2D/3D 데이터를 통합 관리하면서 협업을 위한 별도의 공간이 필요 없는 것이 특징이다. 웹뷰어를 통해 의견을 공유할 수 있고, 권한 기반의 보안 기능 및 모바일 디바이스를 지원한다. 솔리드 엣지 외에도 지멘스의 다양한 솔루션과 통합된다. 안지훈 프로는 “솔리드 엣지의 구독 라이선스와 엑셀러레이터를 포함해 솔리드 엣지 XaaS(Xcelerator as a Service : 서비스형 엑셀러레이터)로 제공된다”고 설명했다. 또한, 지멘스 DISW의 이현식 프로는 “PLM은 제품 개발 이력을 파악하고, 부서간 설계 데이터 공유하는 과정에서 생기는 문제를 해결하는 데에 도움을 준다”면서, “PLM을 도입하기 전에 현재의 환경이 설계자가 설계 업무에 집중할 수 있도록 하고 있는지에 대한 고민이 필요하다”고 짚었다. 지멘스의 PLM 솔루션인 팀센터는 ▲제품 관련 문서 관리 ▲제품 개발 프로세스 관리 ▲BOM(Bill-of-Materials) 관리 ▲설계 변경 관리 ▲검색 및 데이터 관리 등의 기능을 제공한다. 또한, 솔리드 엣지 환경에 임베드되거나, 웹 기반의 액티브 워크스페이스(Active Workspace) 환경에서 사용할 수 있다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

주요 CAE 소프트웨어 소개   진동-음향 해석 소프트웨어, wave6   ■ 개발 : Dassault Systèmes, www.3ds.com ■ 자료 제공 : 다쏘시스템코리아, 02-3270-7800, www.3ds.com/ko 그 동안 여러 산업 군에서 소음진동 현상과 관련된 문제는 다루기 어려운 난제 중 하나였다. 그 중 진동의 경우 유한요소해석 소프트웨어를 이용하여 많은 연구가 진행되었으나 소음 문제의 경우 높은 주파수 특성으로 인해 해석 비용의 증가 및 다양한 소음 원(구조, 유동, 전자기력, 시스템 공진)들로 인해 예측하기 어려운 특징을 가지고 있다. 이러한 다양한 음향문제들을 해결하기 위한 음향 해석 전문 소프트웨어가 wave6이다. wave6은 광범위한 주파수 범위에서 소음 및 진동(또는 유동 소음 및 진동)을 모델링하는 차세대 소프트웨어로써, 단일 통합 환경에서 유한 요소(FEM), 경계 요소(BEM) 및 통계 에너지 분석(SEA)의 방법들을 결합하여 사용이 가능하다. wave6는 단일 유저 인터페이스 화면에서 여러 해석 방법들을 동시에 적용이 가능하며 해석 결과도 한꺼번에 분석이 가능한 장점을 가지고 있다.   또한, wave6는 다양한 종류의 입력 값들이 적용가능하고 다른 SIMULIA 제품과 결합하여 더욱 강력하고 다양한 솔루션으로의 접근이 가능하다. 즉, Abaqus의 구조해석 결과로부터 소음 해석을 할 뿐 아니라 Simpack을 이용하여 파워트레인 및 기어박스와 같은 MBD 모델에 대해 소음진동 해석이 가능하다. 또한 전자기 해석 소프트웨어인 CST를 이용하여 모터와 같은 전자기력에 의한 소음 특성, 또는 Xflow의 유동 해석 결과로부터 소음 해석을 수행할 수 있다. 또한 이러한 결과들은 저주파수뿐만 아니라 고주파로 나타나는데, 넓은 주파수 해석 영역을 가지는 wave6는 이러한 문제들을 해석하는데 최적의 성능을 나타낸다.   또 다른 wave6의 장점으로는 프로세스 자동화 기능이 있다. 높은 수준의 워크 플로우 자동화기능을 이용하여 이전에 수행하였던 모델링 프로세스에 대해 자동화 프로세스를 구축할 수 있다. 따라서 엔지니어는 몇 번의 클릭만으로 다양한 모델 형상에 대해 동일한 해석 프로세스를 적용할 수 있다.     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

향상된 모델 기반 정의 기능   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 9.0(Creo Parametric 9.0)에서 모델 기반 정의(MBD)의 향상된 기능을 알아보자.   ■ 김성철 디지테크 기술지원팀의 이사로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 이메일 | sckim@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com   모델 기반 정의(MBD)는 3D 모델에 치수, 주기 및 기하 공차 등 제조에 필요한 정보(PMI)를 3D 주석으로 생성하고 제조, 품질, 검사 및 공급업체로 이어지는 다운스트림 기능에서 2D 도면을 대신하여 빠르고 정확한 정보를 전달할 수 있게 한다. 크레오 파라메트릭 9.0에서는 모델 기반 정의를 위한 새로운 서피스 마무리 배치 및 편집 워크플로를 제공하여 서피스 마무리 기호를 현대적인 대화식 방식으로 탐색하고 더 빠르게 정의할 수 있다.   서피스 마무리에 대한 배치 및 편집 워크플로 개선 모델 기반 정의를 위한 새로운 서피스 마무리 사용 방법을 알아보자. 주석 달기(Annotate) → 서피스 마무리(Surface Finish)를 클릭한다.     새로 추가된 리본 메뉴를 사용하여 모든 편집 특성을 빠르게 정의할 수 있다.     ‘갤러리’를 클릭하면 확장 패널에서 필요한 서피스 마무리 기호의 섬네일을 확인하고 빠르게 찾을 수 있다.     이 갤러리에는 확장하거나 축소할 수 있는 별도의 그룹 아래에 각 폴더의 콘텐츠가 나열되어, 모든 기호를 쉽게 탐색하고 빠르게 선택하여 배치할 수 있고 사용자 지정이 가능하다. 또한 새 갤러리는 축소판 크기를 제어하거나 이름 기반으로 빠르게 검색할 수도 있다.     만약 자주 사용되는 기호가 있을 경우, 갤러리에 고정하여 다음에 더 빠르게 접근할 수 있도록 한다.     갤러리에서 서피스 마무리 기호를 선택하면 화면에 미리보기가 표시되고, 첨부 형상을 선택하여 빠르게 배치할 수 있다.       ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

주요 CAE 소프트웨어 소개   입자 해석 소프트웨어, Altair EDEM   ■ 개발 및 자료 제공 : 알테어, 070-4050-9200, www.altair.co.kr EDEM은 입자 거동에 영향을 미치는 다양한 물리적 현상에 대해 시뮬레이션하는 소프트웨어이다. 이산요소법(DEM : Discrete Element Method) 기반인 EDEM은 중공업, 농업, 광업 및 제약, 화학, 식품 가공까지 광범위한 산업 분야에서 기계 설계, 재료 취급 및 제조 효율성을 최적화하는 데 도움을 준다. 많은 중공업 기업들이 트럭 차체, 굴삭기 등 벌크 자재를 처리하는 장비의 가상 테스트를 진행하고 있으며 제약, 화학, 소비재 포장 제품 회사 등에서 사용하고 있다. 1. 세부 구성 요소 EDEM은 EDEM Creator, Simulator, Analyst 등 3가지로 구성되어 있다.  ■ EDEM Creator : EDEM 시뮬레이션 모델을 설정하기 위한 전처리기 ■ EDEM Simulator : 빠르고 효율적인 시뮬레이션 솔버 ■ EDEM Analyst : 시뮬레이션을 검토하고 분석하는 후처리 환경   2. 주요 특징 ■ 재료 모델 라이브러리 액세스 : 암석, 광석, 토양 및 분말을 나타내는 EDEM의 광범위한 재료 모델을 사용하여 재료가 어떻게 설계에 영향을 미치는지 이해하고 빠르고 쉽게 시뮬레이션을 할 수 있다. 이는 실제 시제품 제작에 대한 의존도를 크게 줄이고 장비의 생산성 및 신뢰성을 높일 수 있다. ■ 다른 CAE 도구와의 연계 해석 : 알테어의 AcuSolve(CFD), MotionSolve(MBD), OptiStruct, SimSolid(FEA)와 같은 CAE 툴과 결합한 연계 해석이 가능하다. 기계 설계, 재료 취급 및 제조 효율성을 최적화하기 위한 더욱 강력한 해석 환경을 제공하고 있다. ■ EDEM API를 사용한 사용자 정의 : EDEM 시뮬레이션은 EDEM API를 사용하여 자신만의 맞춤 물리를 작성하여 사용자 정의를 할 수 있다.   좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

    ■ 개발 : MSC Software, www.mscsoftware.com/kr ■ 자료 제공 : 한국엠에스씨소프트웨어, 031-719-4466, www.mscsoftware.com/kr   Adams(아담스)는 다물체 동역학 시뮬레이션 연구에 도움을 주는 MSC Software를 대표하는 핵심 소프트웨어이다. 제조업체는 통상 제품 개발 단계에서 매우 늦은 시점까지, 실제 시스템 성능을 이해하는 데 어려움을 겪는다. 개발 단계에서 단품이나 서브 시스템 단위의 검증을 완료했더라도, 전체 시스템 단위의 테스트 및 검증이 늦어지면 결국 더 많은 시간과 비용이 들어간다.  Adams는 다물체 동역학(MBD) 상을 수상한 소프트웨어로서, 초기에 시스템 단위로 설계 검증을 가능하게 하고, 엔지니어링 효율성을 높이고, 제품 개발 비용을 절감할 수 있다. 엔지니어는 동작, 구조, 작동 및 제어를 비롯한 여러 분야간 복잡한 상호 작용을 평가하고 관리하여 최적의 성능을 구현하는 제품을 설계할 수 있다. 광범위한 해석 능력과 함께 Adams는 고성능 컴퓨팅 환경(HPC) 활용으로 대형 모델 시뮬레이션에 대해서도 최적화되어 있다.  다물체 동역학 시뮬레이션 기술을 활용하여 Adams는 빠른 시간 안에 FEA 솔루션이 필요한 정보를 추출할 수 있고, Adams에서 실제 제품의 운용 환경을 구현하여 얻어낸 결과를 FEA에 적용하면 보다 높은 정확도를 기대할 수 있다. Adams를 사용하면 엔지니어는 시뮬레이션 결과를 확인하기 위해 계산이 완료될 때까지 기다릴 필요가 없다. 시뮬레이션이 실행되는 과정에도 실시간으로 애니메이션 및 그래프를 확인할 수 있기 때문에 시간을 절약할 수 있다. 최적설계를 위해 설계변수, 제약 조건 및 목적함수를 정의한 다음 Adams를 통해 자동으로 최적 설계 업무를 수행할 수 있다. 1. Adams/Car  ■ 실제 테스트를 위한 프로토타입 생산 이전에 모델을 통한 성능 예측 및 개선 가능  ■ 실제 프로토타입 테스트보다 빠르고 저렴한 비용으로 설계 변경 및 분석 가능  ■ 다양한 케이스를 더 빠르고 쉽게 적용 및 검토 가능  ■ 실제 시험장에서 발생할 수 있는 센서 오류로 인한 데이터 손실이나 악천후로 인한 테스트 시간 손실에 대한 우려 없이 안전한 환경에서 작업 가능    2. Adams/Machinery ■ 기어, 베어링, 벨트, 체인, 전기 모터 및 캠 등 일반적인 기계 부품의 고정밀 시뮬레이션 ■ 빠른 모델 해석을 통한 생산성 향상 ■ 자동화를 통해 모델 생성, 수정 작업이 용이 ■ Adams/Postprocessor에서 쉽게 결과 출력 가능   3. 주요 기능 ■ STEP, IGES, DXF, DWG, Parasolid 등의 CAD 파일 포맷 지원 ■ 파트 연결 정의를 위한 광범위한 조인트 및 구속 라이브러리 ■ 제품 운영 환경을 모사하기 위한 어셈블리의 내/외력 정의 ■ 유연체 파트, 제어 시스템, 조인트 마찰 및 슬립, 유공압 액추에이터, 매개 변수적 설계 관계를 통한 모델 구체화 작업 ■ 외부 FEA 소프트웨어에서 MNF 파일을 가져올 필요 없이 자체적으로 유연체 생성 가능 ■ 설계변수, 제약조건, 목적함수 정의를 통해 최적의 설계 가능 ■ 구조 해석을 위해 사용하는 선형 모델 및 복잡한 하중 이력 데이터 자동 생성 ■ 모달 유연체와 강체 지오메트리의 모든 조합 간 2D 및 3D 접촉 해석을 지원 ■ 복잡한 대변위가 발생하는 모델에 대한 포괄적인 선형 및 비선형 결과 출력 ■ Adams-Marc Co-Simulation을 통해 비선형성을 갖는 유연체 해석 가능 ■ FE part를 사용한 비선형 빔 모델 생성 가능   4. Adams Real Time ■ HIL 테스트 환경에서 실제 장비와 가상 모델을 연결하여 시스템 상호 작용 테스트 가능 ■ DIL 테스트 환경에서 실제 운전자와 가상 모델을 연결하여 차량 및 운전자 성능 평가 ■ Adams와 VTD Co-Simulation을 통한 고주파 응답 자율주행해석 가능   5. 고성능 컴퓨팅(HPC) ■ 병렬 처리를 통한 Adams/Tire 연산속도 향상 ■ SMP 지원 ■ 최신의 선형 해석 기능 ■ 수동 변환을 대체하기 위한 고정밀도 Adams-MSC Nastran 변환 유틸리티 제공 ■ 운동방정식의 더 빠른 수치적분을 위한 HHT 적분기 탑재    좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

개발 배경 실물 시험 위주의 테스트로 설계를 하고 검증을 하는 시스템은 시행 착오로 인한 개발 일정 증가뿐만 아니라, 설계 최적화에 소요되는 개발 시료 및 계측 환경에 드는 개발 비용이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제들은 이미 많은 사람들이 인식하고 있으며, 이를 위해서 CAE와 같은 기술을 활용하여 가상 환경의 개발을 통해 개발 생산성을 높이려는 노력을 많이 하고 있다. 지금까지 많은 회사들이 부품 단위의 3D CAE를 개발에 많이 활용하고 있지만, 이는 제한된 영역에서 개별 부품의 설계에 활용될 수 있는 방법이며, 실제 제품 관점의 성능과 품질을 확보를 위해서는 시스템 관점의 가상 환경 개발이 필요하다. 에어컨, 냉장고와 같은 가전 제품의 제어 시스템을 생각해본다면, 해당 하드웨어와 소프트웨어를 설계하기 위해서 그것들이 구동을 시키는 모터와 컴프레서 그리고 부하가 되는 사이클 시스템까지 함께 고려되어야만 원하는 성능과 품질을 얻을 수 있다. 이러한 복합적인 시스템 해석을 개발 컨셉 단계에서부터 수행할 수 없을까 하는 것이 우리의 최근 관심사이다. 하지만 다수의 부품 모델의 결합 시 컴퓨팅 파워의 한계로 해석에 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라, 제어 시스템과 기구 시스템의 서로 다른 물리계의 연결이 쉽지가 않을 수 있다. 이 글에서는 이러한 문제를 어떻게 해결하며 시스템 관점의 제어 시스템 가상화를 구현하고 있는지 소개하고자 한다.   그림 1. 제어 시스템 가상 환경 개발 효과   제어 시스템 디지털 목업 구현 기술 주요 CAE 툴 제어 시스템의 가상화를 위해 필요한 CAE 툴(tool)은 기본적으로 회로 해석, 소프트웨어, 전자계 해석, 열 해석 등 4개 분야이다. 회로 해석은 앤시스 트윈 빌더(Ansys Twin Builder)를 사용하고 있으며, 이 툴로 회로 부품의 전기적 특성 모델링 및 기본적인 회로 해석부터 EN55014-1 규격과 같은 전도성 EMI 노이즈 해석까지 활용하고 있다. 그리고 다른 전자계 해석 소프트웨어와의 결합 및 연성 해석을 해당 툴을 중심으로 가능하다. 소프트웨어 해석은 앤시스 SCADE라는 모델 기반 로직 설계 툴을 사용하고 있다. 인버터 모터 제어를 제어 블록 기반으로 모델링하고 자동으로 소프트웨어 코드를 생성할 수 있으며, 모터 모델과 결합하여 내부 알고리즘 검증에 활용할 수 있다. 그리고 항공기 시스템 인증 표준 개발 프로세스를 다루는 ARP4754A, 자동차 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262 등과 같은 산업 표준 프로세스 및 규격을 지원하고 있다. 전자계 해석은 주로 모터를 대상으로 하고 있으며, 이를 위해 앤시스 맥스웰(Ansys Maxwell)을 사용하고 있다. 가전 제품에 사용되는 다양한 종류의 모터를 해석하고 1D 모델 개발에 활용하고 있다. 이를 기반으로 부하 토크, 효율 소음 등의 해석으로 확장이 가능하다. 마지막으로 열 해석은 앤시스 아이스팩(Ansys Icepak)을 사용하고 있다. 발열은 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 필수적으로 검토가 필요하기에 관련 열 해석 프로세스를 현재 구축 중에 있다. 트윈 빌더의 회로 해석과 맥스웰에서 계산한 전력 손실 양을 기반으로 아이스팩에서 부품별 온도를 확인할 수 있다.   그림 2. 제어 시스템을 위한 주요 해석 소프트웨어   연성 해석 기술 제품 관점으로 제어 시스템을 해석하기 위해서는 전기 시스템 모델과 기계 시스템 모델이 결합되어 연성해석이 가능해야 한다. <그림 3>은 냉장고 모델을 대상으로 시스템간의 결합을 어떻게 구현하였는지 정리한 내용이다. 소프트웨어 모델과 회로 해석 결과들을 각각 1D 모델로 구현하여 사이클 기구 모델에 사이클을 제어할 수 있도록 했다. 이렇게 구현된 사이클 모델을 통해 부하를 계산을 할 수 있게 되고, 부하는 컴프레서 및 모터 모델과 결합하여 토크를 출력할 수 있게 된다. 토크는 다시 제어 시스템 모델에 입력을 함으로써 실사용 조건의 부하가 반영된 회로 해석이 가능해진다.   그림 3. 전기 시스템과 기계 시스템의 결합   C-FMU 소프트웨어는 양산 코드를 FMI(Functional Mock-up Interface : 기능 목업 인터페이스)라고 하는 서로 다른 물리계 및 서로 다른 해석 소프트웨어간의 표준화된 인터페이스에 맞게 FMU(Functional Mock-up Unit : 기능 목업 유닛)로 빌드하였고, 우리는 이것을 C-FMU라고 이름붙였다. 양산 제어 소스코드는 C 언어를 기반으로 자체 개발하기 때문에 FMI를 지원하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 신뢰할 수 있는 제어 시스템의 검증 및 모델화를 위해서는 양산 소스코드를 그대로 가상화하는 것이 중요했다. 그래서 비주얼 스튜디오 2019(Visual Studio 2019) 개발 툴을 통해 양산 소스코드와 FMI 표준 템플릿을 통합하여 FMU로 빌드할 수 있게 구현했다.   그림 4. 사이클 제어 소프트웨어 모델 가상화   인버터 드라이브 ROM 인버터 드라이브 모델과 사이클 모델의 연성해석에 있어서는 해석 속도가 큰 문제가 되었다. 인버터 로직의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수 초 내외로 짧지만, 해석을 위한 샘플링 타임은 회로 동작 주파수의 20배 이상 수준인 수 마이크로초(μsec) 이하로 매우 촘촘하게 해석을 해야 한다. 사이클 모델의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수십 분 단위로 상대적으로 길고 해석을 위한 샘플링 타임도 밀리초(msec) 이상으로 상대적으로 길다. 두 시스템을 결합한 연성해석 시에는 정상 상태에 도달하기까지는 사이클을 고려해서 수십 분의 긴 시간의 해석이 필요한 반면, 제어기의 안정적인 동작을 위한 해석 샘플링 타임은 수 마이크로초 이하로 설정을 해야 되기에 전체 해석 시간은 극단적으로 길어진다. 이를 위해 ROM(Reduced Order Model : 차수 축소 모델)이라고 하는 1D 모델을 구현했다. 사이클 모델에서 인버터 드라이브로 입력하는 정보와 인버터 드라이브에서 사이클 모델로 출력하는 정보를 정의하고, DOE(Design of Experiment : 실험계획법)를 통해 다양한 조건의 해석을 미리 수행한 후 그 입력 및 출력의 결과물을 이용하여 ROM을 만들었다. ROM을 만들기 위해서 수많은 조건의 해석을 해야 한다는 단점이 있지만, 일단 만들어진 ROM은 다양한 설계에서 재 사용이 가능하고, 해석 시간이 매우 빠르다는 장점이 있다.   부하 토크 ROM 인버터 제어 시스템의 해석을 위해서는 구동하는 모터에 입력되는 부하가 필요하다. 간단한 계산 혹은 실측 결과를 바탕으로 정상 상태의 일정한 크기의 부하 토크를 얻을 수도 있지만, 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위해서는 실제의 컴프레서 및 모터 동작이 반영된 다이나믹한 부하 토크 모델이 필요하다. 현재는 수식 기반의 모델을 구현하여 컴프레서 부하에 맞는 Gas Force를 해석하고 토크를 출력하는 방식을 적용하고 있으며, 적합도를 높이기 위해서 3D CAE로 해석을 하는 방법도 검토 중이다. 이렇게 계산된 부하 토크 또한 1D ROM으로 만들어 인버터 드라이브 시스템과 결합하여 드라이브를 검증하는데 사용하고 있다.   디지털 목업 환경 구축 및 활용 <그림 5>는 냉장고 모델을 대상으로 실제 제품 모델 환경과 흡사하게 주요 부품을 모델링 후 결합한 디지털 목업 사례이다. 사이클 기구 모델에서 계산된 온도 센서 정보를 사이클 제어 소프트웨어 모델로 입력을 하면 제어 지령을 기구 모델로 보낸다. 이러한 과정에서의 냉동 사이클 온도 정보는 컴프레서 부하 토크 모델로 입력되고, 컴프레서 모델은 토크 크기를 출력하여 인버터 드라이브 모델로 보내준다. 인버터 드라이브 모델은 입력되는 토크 크기를 모터 모델에 입력하여 드라이브의 동작을 해석할 수 있게 된다.   그림 5. 냉장고 디지털 목업   <그림 6>은 냉장고 디지털 목업의 검증을 위하여 사이클 제어 로직을 실측과 비교한 결과로, 일치함을 알 수 있다. 제어 로직의 변경에 대한 검증, 제품 성능의 예측, 설계 최적화 등 다양한 케이스에서 활용이 가능할 것으로 예상된다.   그림 6. 냉장고 사이클 검증 사례   <그림 7>은 모터 제어 튜닝을 가상화한 사례이다. 실제의 모터 제어 검증은 챔버를 포함한 다수의 계측 장비가 필요하며, 튜닝을 하는데 상당한 시간이 필요하다. 이를 디지털 목업 환경으로 구현하여 챔버나 장비가 필요 없이 다양한 시험 케이스를 언제 어디서나 빠르게 해석할 수 있다. 뿐만 아니라 측정이 어려운 부분에 대해서도 가상 환경에서는 직관적으로 쉽게 확인할 수 있다는 점이 큰 이점이다.   그림 7. 모터 튜닝 시험 대체 사례   <그림 8>은 에어컨 드라이브의 부품 온도를 해석한 사례로, 사이클에서 계산된 부하를 모터에 입력하고 해당 부하에서 발생되는 전력 손실을 계산하여 온도를 확인한 결과 실측과 유사함을 알 수 있었다. 이전에는 드라이브에서 발생되는 전력 손실을 정확히 계산을 못하여 온도 해석 시에 실측과 오차가 크게 났지만, 제어와 기구 시스템의 연성 해석을 통해 정확도 높은 예측이 가능해졌다.   그림 8. 에어컨 인버터 드라이브 부품 온도 해석 사례   맺음말 지금까지 가전 제품을 대상으로 제어 시스템 디지털 목업 기술에 대해서 소개했다. 개발 초기 단계에서부터 설계의 방향을 확정하고 검증하며, 품질을 미리 확보하기 위해서는 복합적인 시스템 관점에서의 해석이 필요하다. 이를 위해 제어 시스템의 가상화에 필요한 CAE 툴 및 기구 시스템과의 연성해석을 위한 C-FMU, ROM 등의 기술을 소개했다. 아직은 일부 영역에서의 검증이 가능한 수준으로, 향후 모델을 고도화하고 필요한 기술을 확보하여 진정한 디지털 트윈이 만들어질 수 있도록 계속 연구할 예정이다. 궁극적으로는 제품 개발 일정의 단축 및 성능/원가 최적화 실현 및 제품이 실제 사용되는 환경의 정보들이 IoT(사물인터넷) 등을 통해 디지털 모델로 수집되고 가상 제품 모델에서 검증되어, 고객 맞춤형 제어가 될 수 있도록 드라이브 시스템을 업데이트할 수 있는 미래를 그리고 있다.   ■ 이 글의 내용은 2022년 11월 18일 진행된 ‘CAE 컨퍼런스 2022’의 발표 내용을 정리한 것이다.   박귀근 LG전자 H&A연구센터의 제어 MBD 프로젝트 리더로서 전력전자(인버터 및 컨버터) 분야의 연구위원이다. 최근 관심사 및 연구분야는 CAE 해석을 통한 가전 제품의 가상 제어 드라이브 개발을 실현하는 것이다. 궁극적으로 가전 제품의 WiFi 모뎀을 통한 디지털 트윈 구현 및 개발 일정 단축 및 설계 최적화 등을 실현하고자 한다. 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아마존웹서비스(AWS)가 지난 11월 3일 ‘AWS 인더스트리 위크(AWS Industry Week)’를 진행했다. 오프라인으로 진행된 이번 이벤트에서 AWS는 제조, 리테일 및 이커머스, 미디어 및 엔터테인먼트, 여행 및 관광, 금융 및 핀테크 등 총 5개 산업 분야별로 최신 클라우드 트렌드와 기술 활용 사례를 소개했다. 특히 제조 분야에서는 제품 개발과 생산의 최적화뿐 아니라 새로운 비즈니스를 발굴하기 위한 클라우드 활용에 대해 살펴보는 기회가 마련됐다. ■ 정수진 편집장     제조산업의 디지털 전환을 위한 클라우드 엔터프라이즈 영역에서 클라우드는 빠르게 확산되는 추세이다. 가트너(Gartner)의 조사에 따르면 85%의 기업이 3년 이내에 클라우드 우선 전략을 선택할 계획이라고 답했고, 대부분의 워크로드를 클라우드로 구축 및 이전할 것으로 예상된다. 제조 분야에서 클라우드를 도입하는 주된 이유는 지속적인 디지털 혁신을 추구하는 데에 있다고 볼 수 있다. 특히 코로나19 팬데믹을 거치면서 사회 전반의 변화 속도가 빨라졌고, 이에 따라 제조산업은 제품 개발과 생산에서 속도 및 효율을 더욱 끌어 올려야 한다는 과제에 직면했다. 그 수단으로서 디지털 기술에 주목하게 되면서 디지털 혁신 또는 디지털 전환에 대한 제조산업의 관심이 그 어느 때보다 커졌다. AWS는 이런 디지털 전환의 기반에 클라우드가 자리한다고 보고 있다. 컴퓨팅 비전과 IoT(사물인터넷)을 통해 제품과 공장의 실시간 데이터를 수집하고, 이 데이터를 활용한 머신러닝으로 생산 품질에 미치는 영향을 분석해 생산 공정을 최적화하는 일련의 과정을 클라우드 기반의 프레임워크로 구축해 디지털 혁신을 쉽고 빠르게 할 수 있도록 돕겠다는 것이다. AWS 코리아의 한재용 제조 사업 개발 매니저는 “제조 디지털 혁신은 비용, 수익, 지속가능성을 높이는 방향으로 이뤄지고 있으며, 이 과정에서 얻게 되는 데이터와 서비스를 활용해 새로운 비즈니스를 개척하려는 움직임도 강화되고 있다”면서, “기술과 인력이 부족한 중소기업 및 스타트업에서는 클라우드를 통한 혁신 플랫폼 구축이 필수가 되고 있으며, 대기업에서는 생산성 및 품질을 높이는 과정에서 난관을 극복하고 혁신을 촉진하는 데에 클라우드가 기여하고 있다”고 설명했다.   ▲ 제조산업 디지털 플랫폼을 위한 AWS의 솔루션 프레임워크   설계/제조 효율화부터 신사업 창출까지 AWS는 자사의 클라우드 인프라 및 200개 이상의 디지털 혁신 지원 서비스, 교육 프로그램, 파트너사의 솔루션 및 프로페셔널 서비스 등을 통해 제조산업의 디지털 혁신을 지원하고 있다고 소개했다. 이를 통해 ▲엔지니어링 및 디자인 ▲프로덕션 및 자산 최적화 ▲공급망 관리 ▲스마트 제품 및 서비스 등 영역에 걸쳐 클라우드를 활용할 수 있도록 돕는다는 것이 AWS의 설명이다. 엔지니어링 및 디자인 영역에서 AWS는 제품의 설계와 시뮬레이션을 위한 CAD, EDA(전자 설계 자동화), CAE, CAM 등의 워크로드를 클라우드 인프라에서 사용할 수 있게 지원한다. 컴퓨팅 자원과 라이선스 등의 제약 때문에 온프레미스 환경에서는 이런 설계/시뮬레이션/가공 소프트웨어를 원하는 만큼 원활하게 사용하는 것이 어렵다는 점이 한계로 꼽힌다. 반면 클라우드 환경에서는 온디멘드로 다양한 솔루션에 손쉽게 액세스할 수 있으며, 필요한 만큼의 컴퓨팅 코어를 빠르게 확장하거나 병렬 처리가 가능하다는 것이 AWS가 내세우는 이점이다. 프로덕션 및 자산 최적화를 위해 AWS는 컴퓨터 비전에 기반한 불량 검출, 센서 데이터 분석을 통한 설비 및 장비의 이상 탐지, 생산성 관리 시각화 대시보드 구성, 작업자/작업장 환경의 안전 모니터링, 시계열 데이터 예측&분석 등을 위한 클라우드 서비스를 선보이고 있다. AWS 코리아의 이명복 인더스트리얼 스페셜리스트는 “스마트 공장 구현에 가장 필요한 솔루션은 머신러닝이라고 생각한다”면서, “지능화된 스마트 공장을 만들고 이를 고도화해 자율 운영까지 구현하기 위해서는 머신러닝 전문가가 필요했는데, AWS는 제조 현장에서 손쉽게 사용할 수 있는 사례 기반의 머신러닝 서비스를 제공한다”고 소개했다. 공급망 관리를 위해서는 우선 정확한 수요 계획을 세우는 것이 필요한데, AWS는 다양한 기업의 실시간 데이터를 연결해 가치사슬 전반의 가시성을 확보할 수 있는 머신러닝 기반의 자동화 프로세스를 구축할 수 있도록 지원한다. 또한, AWS는 제조현장 안팎의 다양한 장비에서 IoT 데이터를 수집하고, 이를 분석해 고객 경험을 개선하거나 신제품 개발에 활용할 수 있는 제품과 서비스의 스마트화를 지원한다. 고장으로 제품의 가동이 멈추는 것을 사전에 막고 최적화된 제품 운영 계획을 세울 수 있으며, 이를 활용해 제조 기업이 새로운 비즈니스 모델을 찾을 수 있도록 한다는 것이 AWS의 설명이다.   ▲ AWS는 센서와 클라우드를 활용해 디지털 트윈을 생성하고 운영을 최적화하는 서비스를 선보였다.   클라우드 기반의 제조산업 디지털화 사례 소개 이번 AWS 인더스트리 위크에서는 서비스 개발과 운영, 스마트 공장 구축, 비즈니스 혁신 등을 위해 클라우드를 선택한 국내 제조 기업의 사례도 소개됐다. 포스코는 앞으로의 디지털화 패러다임이 퍼블릭 클라우드에 있다고 보고, 기존에 온프레미스 및 프라이빗 클라우드로 구축된 주요 사내 시스템을 오는 2024년까지 퍼블릭 클라우드로 전환한다는 로드맵을 세웠다. 이런 결정의 바탕에는 제조기업이 모든 IT 기술을 구현 및 유지하기가 어렵고, 클라우드에 이미 만들어져 있는 서비스를 활용해 빠르게 문제를 해결해야 한다는 인식이 자리잡고 있다. 포스코는 민첩하고 유연한 IT 인프라를 구축한다는 목표 아래 지난 2020년 마스터 플랜 수립에 착수했고, 2021년과 올해는 Amazon EKS 기반의 신규 개발 환경 구축 및 SCM 워크로드의 클라우드 마이그레이션을 진행했다. 단기적으로는 온프레미스와 퍼블릭 클라우드를 함께 사용하지만, 장기적으로는 기존 시스템을 IaaS(Infrastructure-as-a-Service)로 전환하고, 신규 시스템은 PaaS(Platform-as-a-Service) 기반으로 구축하며, 상용 SaaS(Software-as-a-Service) 또한 적극 활용하겠다는 것이 포스코의 계획이다. 일례로 포스코는 엔지니어링 VDI(가상 데스크톱 인프라) 기술을 도입해, 고사양의 워크스테이션 대신 개인 PC와 모바일 기기로 3D 데이터를 활용해야 하는 업무를 처리할 수 있게 했다. 포스코는 이를 통해 도면을 전달하고 공급사에서 접수 및 현장 검수까지의 업무를 간소화할 수 있을 것으로 보고 있다. 포스코의 장원종 클라우드추진TF팀장은 “기존 온프레미스 시스템에서는 서버의 고장에 대한 리스크, 시스템 구매부터 설치까지 걸리는 시간, 성능 이슈를 해결하기 위한 환경 수정의 어려움, 비용 및 운영환경 분석, 불용 자원 관리 등의 문제점이 있었는데, IaaS 전환을 통해 이런 어려움을 해소할 수 있었다”고 소개했다. 수성엔지니어링은 토목설계와 감리 과정에 드론을 활용할 수 있는 자사의 웹 플랫폼을 클라우드로 이전하기 위해 마이크로서비스 아키텍처 기반으로 재편하는 방법을 선택하고, AWS의 프로토타이핑 서비스를 활용해 아키텍처 개발부터 프로토타이핑까지의 작업을 6주만에 완료했다. 수성엔지니어링은 드론으로 얻은 이미지와 공간정보를 AWS의 관계형 데이터베이스인 Amazon RDS 및 클라우드 스토리지인 Amazon S3에 저장하고, 서버리스 컴퓨팅 플랫폼인 람다(AWS LaMBDa) 및 컨테이너 관리 서비스 Amazon ECS와 연계해 이미지 및 데이터 전처리를 자동화하는 형태로 개발을 진행 중이다. 폐기물 자원화 및 에너지화 솔루션을 제공하는 SK에코플랜트는 폐기물을 소각해 발생하는 열을 전기 에너지로 회수하는 폐기물 소각로의 운전 과정에서 오염물질과 구조손상을 최소화할 수 있도록 센서 데이터를 수집하고, 인공지능 알고리즘으로 데이터를 분석한 후 추론을 통해 적절한 소각로의 운전 가이드를 제시하는 서비스를 AWS의 클라우드 기반으로 구축했다. 보드, 건장재 및 2차전지 사업을 진행하고 있는 동화기업은 데이터 중심으로 운영되는 지능형 스마트 공장 구축 로드맵을 2017년부터 진행해 왔다. 동화기업은 기존 MES 아키텍처를 클라우드 컴퓨팅 플랫폼인 AWS EC2 기반으로 재구축해 데이터의 수집과 조회 과정을 최적화했다. 실시간으로 수집한 데이터는 통합된 데이터 레이크(data lake)에 저장해 사내 다양한 구성원이 데이터에 접근하고 소통과 협업을 할 수 있게 했고, 공정이나 설비에서 발생하는 문제를 현장 작업자가 빠르게 분석할 수 있도록 돕는 셀프 분석 도구도 개발했다. 또한 머신러닝을 활용해 사전에 품질을 예측하고 최적의 공정조건을 추천할 수 있는 파이프라인을 구축했다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

개발 및 공급 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 주요 특징 : 직관적인 모델링 작업을 위한 UI 개선, 개인화 옵션 강화, 형상기반 정의 도구 향상, 지멘스 엑셀러레이터 포트폴리오의 솔루션과 연계 강화, MBD 기능 향상 위한 어드밴스드 PMI 애드 온 추가, 고품질 검사 문서 및 보고서를 자동 생성하는 인스펙터 애드 온, 5축 가공을 위한 새로운 황삭(roughing), 4축 로터리 가공 애드온, 와이어 가공 기능 추가, 클라우드와 토큰 기반 라이선스 옵션을 적용한 솔리드 엣지 SaaS 추가 등     지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어가 제품 설계, 엔지니어링, 제조를 위한 솔리드 엣지(Solid Edge) 소프트웨어의 최신 버전인 '솔리드 엣지 2023'을 발표했다. 솔리드 엣지 2023은 새롭고 향상된 사용자 경험, 지멘스 엑셀러레이터 포트폴리오(Siemens Xcelerator Portfolio)와의 상호 운용성 증대, 산업 워크플로 전반에 걸친 향상된 기능과 협업을 제공한다. 지멘스의 존 밀러(John Miller) 메인스트림 엔지니어링 소프트웨어 수석 부사장은 “3D 설계에서 고급 CAM 및 기술 출판물에 이르는 모든 것을 다루는 솔리드 엣지의 출시에 혁신적인 기술과 기능을 제공하기 위한 작업을 하고 있다. 더불어 이러한 기능을 우리 커뮤니티에서 사용할 수 있도록 하는 방법을 발전시키는 것 또한 중요하다”면서, “지멘스는 중소 제조업체들의 변화하는 비즈니스 요구사항을 더 잘 충족하도록 설계된 새로운 라이선스 옵션을 도입하고 있으며, 엑셀러레이터 셰어(Xcelerator Share)를 통해 더 큰 유연성과 가치, 높은 수준의 협업과 속도를 제공하고 있다”고 말했다.   작업의 직관성과 개인화 향상 솔리드 엣지의 새로운 룩앤필(look&feel)은 보다 직관적인 작업 방식, 강화된 개인화 옵션, 향상된 모델링 작업방법을 포함하는 새로운 업데이트를 제공한다.   형상 기반 정의 도구 향상 솔리드 엣지의 형상기반 정의 도구(geometry definition tool) 기능이 향상되어 기존의 순서지정식 모델링 환경에 동기식 기술이 포함되며, 컨버전트 모델링(convergent modeling)을 통해 생성된 부품은 추가적인 변환 작업 없이 시뮬레이션에 사용된다.   ▲ 순서지정식 모델링 환경에 동기식 기술이 포함됐다.(이미지 : Siemens Software 유튜브 캡처)   설계 데이터의 활용 확장 지원 솔리드 엣지 2023은 설계 데이터를 활용한 다양한 확장성을 지원한다. 솔리드 엣지의 데이터는 NX 메카트로닉 콘셉트 디자이너(NX Mechatronics Concept Designer : MCD)와 프로세스 시뮬레이트(Process Simulate)를 비롯한 지멘스 엑셀러레이터 포트폴리오의 솔루션과 밀접하게 연계할 수 있다. 또한, 솔리드 엣지 2023은 모델 기반 정의(Model Based Definition : MBD) 기능 향상을 위해 3D PMI를 포함한 제품 데이터 모델을 다양하게 확장 및 활용하기 위하여 고품질의 치수, 가공기호 등을 포함하는 새로운 솔리드 엣지 어드밴스드 PMI 애드 온(Advanced PMI add-on) 기능을 추가하였다. 새로운 솔리드 엣지 인스펙터 애드 온(Inspector add-on)은 검사와 계측을 위해 중요한 설계와 제조 특성을 자동으로 식별, 레이블 지정, 추출할 수 있는 도구를 제공하며, 이후 제조 공정에서 활용할 수 있는 고품질 검사 문서 및 보고서를 자동으로 생성한다.   ▲ 2023 버전에서 추가된 솔리드 엣지 인스펙터 애드 온(이미지 : Siemens Software 유튜브 캡처)   제조 및 시뮬레이션 기능 강화 새로운 어드밴스드 제조 기능에는 솔리드 엣지 CAM Pro의 5축 가공을 위한 새로운 황삭(roughing), 4축 로터리 가공 애드온, 와이어 가공(wire EDM) 기능이 포함된다. 새로운 스마트 머신 키트 라이브러리(Smart Machine Kits library)는 기계 가공의 최첨단 분야에서 일하는 사람들을 위해 표준화되고 전문적으로 제작된 기계 시뮬레이션 키트에 쉽게 접근할 수 있도록 하여, 엔지니어가 일반적으로 필요한 것보다 훨씬 짧은 시간 안에 전체 기계 시뮬레이션을 시작하고 실행할 수 있도록 돕는다.   ▲ 솔리드 엣지 CAM Pro에 4축 로터리 가공 애드온이 추가됐다.(이미지 : Siemens Software 유튜브 캡처)   클라우드 기반의 솔리드 엣지 SaaS 또한 솔리드 엣지 2023과 함께 도입된 솔리드 엣지 SaaS는 엑셀러레이터 셰어를 통해 어디서나 액세스할 수 있는 클라우드와 결합된 가치 기반 라이선스를 제공한다. 솔리드 엣지 SaaS를 구독하면 제공되는 새롭고 유연한 라이센싱 옵션을 통해 필요할 때 기능을 추가함으로써 제너레이티브 디자인, 포인트 클라우드 데이터 활용, 전기 라우팅, PCB 협업, 고급 시물레이션 등의 실행을 위한 통합 애드온 모듈을 활용한다. 이들 기능은 유연한 토큰 기반 라이선스 방식으로 손쉽게 조합 활용할 수 있다. 한편 제품 엔지니어링 데이터는 클라우드에 안전하게 저장되며, 엑셀레이터 셰어를 사용하면 언제 어디서나 모든 장치에서 보다 넓은 밸류체인과 팀을 통해 쉽게 공유할 수 있다. 증강 현실(AR) 기능을 사용하면 실제 환경과 동일한 데이터를 볼 수 있다.   ▲ 엑셀러레이터 셰어를 통해 클라우드와 결합된 SaaS 형태의 솔리드 엣지를 제공한다.(이미지 : Siemens Software 유튜브 캡처)   ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

개발 및 공급 : 펑션베이 주요 특징 : 지속적인 솔버 개발을 통해 Static 솔버 성능과 접촉 해석 속도가 대폭 향상, 지오메트리의 관계에 따른 형상 업데이트, 모델의 단위계 변환, 개선된 해석 결과 녹화 기능, 모델 단위계 변환 기능, 리커다인의 유연체와 파티클웍스의 유체 입자 간 양방향 열전달 해석 지원, 기본 형상에 대하여 최적의 메시를 생성하는 기능, 드라이브트레인 개선 등 사용 환경(OS) : 64비트 윈도우 8/10   새롭게 출시되는 RecurDyn 2023(리커다인 2023) 버전에서는 2년여의 지속적인 연구 개발을 통해 N-R Static 솔버 성능과 접촉 해석 속도가 대폭 향상되었다. 또한, DOE나 최적화에 활용할 수 있도록 지오메트리(geometry)의 계층 관계에 따른 형상 업데이트 기능이 추가되었다. 이 외에도 RecurDyn의 유연체와 Particleworks(파티클웍스)의 유체 입자 간 양방향 열전달 해석이 가능하게 되었으며, 기본 형상에 대한 최적의 메시(mesh)를 생성해 주는 Primitive Auto Mesh(프리미티브 오토 메시)가 추가되었다. 그 밖에 Endless Simulation 기능이 추가되고 DriveTrain(드라이브트레인) 툴킷의 개선과 해석 결과 녹화 기능의 개선이 이루어졌다.   솔버 기능 강화 Static Solver 개선 및 FFlex Static RecurDyn 솔버는 매 버전마다 지속적으로 개발되어 개선을 거듭하고 있다. N-R Static 솔버의 경우 2년여의 연구 개발을 통해 성능이 대폭 향상되었다. 이전에 비해 훨씬 안정적이고 정확하게 정적 평형상태를 계산할 수 있으며, 강체와 RFlex 보디(Modal method)는 물론 FFlex 보디(Nodal method)가 포함된 비선형 MFBD 모델의 정적 해석도 지원한다.   그림 1. 접촉을 수반한 MFBD 모델의 정적 평형 상태를 빠르고 정확하게 계산   특히, FFlex 보디가 포함된 모델의 정적 해석을 수행할 수 있는 FFlex Static의 경우, 유연체에 대한 구조 해석을 통해 정적 상태의 변형 및 응력 확인이 가능하며, FFlex 보디의 Self Contact는 물론 다른 보디 간의 접촉까지 고려한 MFBD 모델의 정적 해석을 지원한다. 또한 유연체의 변형된 형상이 필요한 경우, 정적 해석과 Extract 기능을 활용하면 손쉽게 변형된 형상을 만들 수 있다.   그림 2. 팽팽하게 당긴 상태 계산   그림 3. 트랙링크의 정적 해석   그림 4. 섀시 구조 해석   그림 5. 초기 평형상태 계산   이를 통해 자동차, 굴착기와 같은 모델의 초기 평형 상태를 사전에 계산함으로써 해석 속도와 정확도를 개선하고, 동적 조건을 고려하기 전 정적 해석을 이용한 사전 튜닝을 통해 전체적인 해석 시간을 줄일 수 있다. 또한, 관성의 효과가 작은 모델의 경우 준정적 해석(quasi-static analysis)을 이용하여 모델의 거동을 빠르게 확인할 수 있으며, 시스템의 가동 범위(range of motion)나 보디 간의 간섭을 정적 해석으로 예측할 수 있다.   그림 6. Quasi-static을 이용한 로봇 거동 확인   접촉 해석의 다중 프로세서 처리 지원 RecurDyn에서 접촉을 해석할 수 있는 Geo Surface Contact 요소의 알고리즘 개선 및 다중 프로세서 처리(SMP) 지원을 통해 접촉 성능이 약 50% 개선되었다. 이에 따라 Geo Surface Contact가 많이 사용된 시스템의 경우 해석 시간이 최대 40~50% 단축된다. RecurDyn 2023에서 별도의 모델 수정 없이 향상된 접촉 알고리즘이 적용된다.   그림 7   RecurDyn의 동역학 모델에서는 접촉이 사용되는 것이 일반적이기 때문에 대부분의 모델의 해석 속도가 개선된다. 또한 강체는 물론 FFlex, RFlex와 같은 유연체가 포함된 MFBD 모델에서도 향상된 접촉 성능을 경험할 수 있다.   그림 8. Clutch 모델 접촉 성능 31% 개선   그림 9. Web Handling 모델 접촉 성능 33% 개선   이러한 접촉 성능 개선은 연속적으로 일정한 접촉력이 발생할 때, 혹은 접촉 요소가 많고 지속적으로 접촉이 발생할 때, FFlex 계산량보다 접촉 계산량이 많을 때 더욱 유용하게 작용한다.   MFBD 기능 강화 FFlex Thermal과 Particleworks의 양방향 열유체 연성해석 RecurDyn의 유연체와 Particleworks의 유체 입자 간의 양방향 열전달 해석을 지원한다. Particleworks에서 계산한 HTC(Heat Transfer Coefficient) 및 유체의 온도 정보를 설정된 시간 스텝에 따라 RecurDyn의 유연체의 온도 정보와 교환하며, 각 온도 조건을 유체 및 고체의 열전달 해석의 경계조건으로 사용한다. 두 소프트웨어는 전용 인터페이스를 통해 완전히 양방향으로 정보를 주고받는다.   그림 10   이 기능을 활용하여 유체에 의한 FFlex 보디의 냉각 및 가열 상태, 그에 따른 구조체의 팽창 및 수축을 예측할 수 있다. 또한, FFlex Thermal 개선으로 노드(node)의 온도를 확인할 수 있는 Expression 함수가 추가되어, 노드의 시간에 따른 온도 변화를 확인할 수 있다.   메셔(mesher) 개선 Sphere, Box, Cone 형상에 대한 최적의 메시를 생성해 주는 Primitive Auto Mesh 기능이 새롭게 추가되었다. RecurDyn에서 생성한 Sphere, Box, Cone 지오메트리를 지정할 수 있으며, 형상에 맞는 고품질 메시를 생성할 수 있다.   그림 11   Professional(MBD) 기능 강화 지오메트리의 계층 관계에 따른 형상 업데이트 RecurDyn에서 지오메트리를 생성할 때 Curve → Surface → Solid 순서로 작업을 진행할 수 있다. 이때 계층 구조(hierarchy)가 적용되는 지오메트리의 경우, 상위 지오메트리를 수정하면 하위 지오메트리도 그에 따라 업데이트되도록 개선되었다.   그림 12   Curve의 형상을 수정하면 서피스(surface) 혹은 솔리드(solid)까지 업데이트되기 때문에, RecurDyn에서 보다 다양한 형상을 사용자가 모델링하고 손쉽게 수정할 수 있다. 이를 활용하여 DOE, AutoDesign 등을 통한 형상 최적화도 수행할 수 있다.   시뮬레이션 모델의 단위계 변환 RecurDyn 2023부터는 모델 생성 후에도 모델의 유닛(unit)을 변경할 수 있게 되었다. 새롭게 추가된 Change Model Units 기능을 통해 RecurDyn 모델의 Force, Mass, Length, Time에 대한 유닛을 자유롭게 변경할 수 있다. 또한 사용자 정의 유닛을 직접 생성하여 사용할 수도 있다. 이를 통해 언제든지 필요에 따라 모델 단위계를 변경할 수 있어, 서로 다른 나라의 엔지니어와 기술적 대응이나 교류를 할 때 해당 나라에 맞는 단위계로 손쉽게 변경하여 작업 및 결과 학인을 할 수 있다.   그림 13   Endless Simulation RecurDyn에서 해석을 수행할 때 Simulation End Time의 지정 여부를 결정할 수 있게 되었다. End Time 비활성화 시, End Time을 별도로 지정하지 않고 사용자가 Stop을 누를 때까지 시뮬레이션이 계속 진행된다. 이 기능을 Stop Condition 기능과 함께 사용하면 특정 조건을 만족할 때까지 시뮬레이션이 종료되지 않도록 할 수 있다.   해석 결과 녹화 기능 개선 기존의 해석 결과 녹화 기능이 개선되었다. 녹화 영역을 사용자가 직접 선택하거나 전체 화면으로 설정할 수 있게 되어, 다양한 결과 그래프가 포함된 애니메이션을 녹화할 수 있다.   그림 14   툴킷 기능 강화 DriveTrain 개선 GearTrain의 생성 방법이 개선되어 2개의 선기어와 1개의 캐리어가 사용되는 라비뇨식 기어를 생성할 수 있다. 또한, Rack&Pinion의 생성 및 시뮬레이션 지원하여 KISSsoft Z13 파일로 가져오기 및 저장이 가능하다. 이렇게 생성한 Rack&Pinion도 다른 기어와 마찬가지로 KISSsoft를 이용한 접촉 계산, 기어 메타 모델을 이용한 계산을 지원한다.   그림 15   그리고 Contact Pressure, SV(Sliding Velocity), PV(Pressure Velocity)를 RecurDyn 컨투어를 통해 확인할 수 있게 개선되어, 시간에 따른 변화를 직관적으로 파악할 수 있게 되었다.   그림 16   ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.