[포커스] 디지털 트랜스포메이션, 차세대 전투기 개발의 밑거름이 되다

한국항공우주산업(KAI)이 지난 6월 온라인으로 진행된 다쏘시스템코리아의 ‘3D익스피리언스 콘퍼런스 2021’에 참가해, 차세대 전투기를 개발하는 과정에서 추진한 디지털 트랜스포메이션의 내용과 성과를 소개했다. ■ 정수진 편집장

▲ 2021년 4월 진행된 KF-21 보라매의 출고식(출처 : 한국항공우주산업)

우리 공군의 차세대 전투기인 ‘KF-21 보라매’는 국내에서 자체 개발한 첫 번째 초음속 전투기로, 지난 2014년 개발이 시작되어 올해 4월 시제 1호기의 출고가 이뤄졌다. 이후 지상시험과 비행시험 등을 거쳐 오는 2026년에 도입이 이뤄질 예정이다.

'3D익스피리언스 콘퍼런스 코리아 2021'에서 KAI의 유경열 CIO는 “전투기의 개발은 다른 항공기와 비교해도 요구 수준과 복잡도가 높다. 또한 국제공동사업으로 진행된 KF-21 보라매의 개발 일정이 그리 길지 않은 상황에서, 기존의 개발 인프라로는 빠르게 대응하기가 어렵다고 판단했다”고 설명했다. 그리고, “이에 따라 KAI는 디지털 연속성(digital continuity)에 바탕을 둔 최신의 개발 방법론을 도입하기로 했다. 또한, 고객의 다양한 요구와 공동개발 파트너까지 아우르면서 프로젝트의 효율을 높일 수 있도록 확장된 개발 시스템을 구축했다”고 소개했다.

단일 소스로 통합된 디지털 개발 플랫폼

KAI가 KF-21 보라매의 개발 과정에서 추구한 디지털 방법론은 크게 세 가지로 요약할 수 있다. 첫 번째는 단일 소스(single source) 및 단일 데이터베이스 기반의 플랫폼이다. 기존의 개발 환경은 기능별로 분리된 시스템과 설계/엔지니어링/제조 등으로 나누어진 BOM(Bill-of-Materials)으로 이뤄졌는데, KAI는 이런 구조 대신 수많은 데이터가 하나로 연결되는 디지털 환경을 구축했다.

유경열 CIO는 "하나의 시스템 안에서 요구도, 개념설계, 상세설계, BOM을 연결하고, 이 과정에서 파생되는 기술 데이터와 변경 이력을 연결해서 볼 수 있는 시스템을 구현했다"고 설명했다. 이에 따라 KAI는 전투기 개발 시스템을 단계적으로 구축하는 전략을 세웠다. 그리고, 향후 진행된 지상시험 및 비행시험을 위한 시스템까지 모든 데이터가 플랫폼 안에서 관리될 수 있도록 애자일(agile) 방식의 시스템을 구축하고 있다.

모델 기반 정의 프로세스

두 번째 디지털 방법론은 완전한 MBD(모델 기반 정의) 환경을 구축하는 것이다. 이전에는 3D CAD로 설계한 후에 다시 2D 도면을 작성하는 개발 프로세스를 사용했다. 반면, KF-21 보라매의 개발 과정에서 KAI는 2D 도면을 없애고 3D CAD의 형상 안에 치수나 공차 등 제품 제조 정보(PMI)를 포함하는 MBD 모델을 생성했다.

이 MBD 모델은 설계 과정뿐 아니라 생산 현장에서도 그대로 활용할 수 있도록 해서, 제작과 조립을 매끄럽게 연결할 수 있는 환경을 구현했다. 이를 통해 설계자는 생산 단계에 전달할 2D 도면을 따로 작성하는 시간을 줄이고, 3D 모델을 2D 도면으로 변환하는 과정에서 생길 수 있는 오류나 품질 저하 등의 문제도 줄일 수 있었다고 한다.

시각화 기술의 활용

세 번째는 가상현실(VR)이나 기능 디지털 목업(FDMU) 등의 신기술을 적용하는 것이다. 복잡한 전투기 내부의 배치를 설계하기 위해, KAI는 큰 화면에 3D VR로 구성된 설계 모델을 여러 명의 설계자가 모여서 검토할 수 있는 몰입형 디자인 센터를 구축·운영했다. 유경열 CIO는 "또한, 가상 디지털 트윈으로 나아가기 위한 전 단계로, KAI는 항공기의 각 계통별로 디지털 시스템 모델을 FDMU로 구현하고 통합하는 작업을 진행하고 있다"고 전했다.

▲ 한국항공우주산업 유경열 CIO는 디지털 기술과 방법론에 바탕을 둔 제품 개발 프로세스 혁신 내용을 소개했다.('3D익스피리언스 콘퍼런스 코리아 2021' 발표영상 캡처)

항공산업의 디지털 혁신 위한 생태계 조성 노력

제품 개발 환경의 디지털화는 이전부터 꾸준히 진행되고 있지만, 최근 코로나19의 글로벌 확산은 클라우드 컴퓨팅이나 VDI(가상 데스크톱 인프라) 등의 확산세를 넓히면서 디지털 전환의 속도를 더욱 높이는 배경이 되었다. 국내외에서 많은 기업들이 미래 제품 개발 환경과 생태계를 구축하기 위한 노력을 강화하는 가운데, 경쟁 우위를 갖기 위해 핵심 디지털 기술과 이를 뒷받침하는 시스템 인프라 구축이 중요하다는 것이 유경열 CIO의 지적이다.

유경열 CIO는 "KAI는 향후 유사한 국방 기술의 개발에서 표준을 만들기 위해 디지털 트랜스포메이션을 꾸준히 준비해 왔다. 이런 준비 과정과 노력은 우리나라의 항공 산업을 선도하는 표준이 될 수 있을 것으로 확신한다"면서, "수많은 업체를 포함해 전체 생태계의 생산 능력이 항공 부문의 제조 경쟁력으로 이어진다는 믿음에 따라, KAI는 유관 중소기업에 기술을 전파하고 함께 성장하는 환경을 만드는 노력도 이어갈 것"이라고 전했다.