다쏘시스템코리아가 9월 6일 연례 사용자 이벤트인 ‘3D익스피리언스 콘퍼런스 코리아 2022’를 열었다. ‘버추얼 트윈을 통한 지속가능성의 가속화(Accelerate Sustainability with Virtual Twin)’를 주제로 진행된 이번 이벤트에서 다쏘시스템코리아는 제품과 공간, 인간, 자연까지 가상화한다는 자사의 버추얼 트윈과 함께, 이를 중심으로 하는 메타버스 및 지속가능성 전략 등을 폭넓게 소개했다. ■ 정수진 편집장

제조 환경의 변화에 대응하는 디지털 전환의 필요성 강조

다쏘시스템코리아에서 커스터머 솔루션 익스피리언스 세일즈를 이끌고 있는 정운성 본부장은 개회사를 통해 “환경은 실제 우리의 업무에 영향을 주는 중요한 문제가 되었다. 또한 제품에 대한 요구 사항이 갈 수록 다양해지고 복잡해지면서, 많은 부분에서 큰 폭의 변화에 직면하고 있다”고 짚었다.

CAD를 활용한 3D 모델링, 해석 솔루션을 통한 시뮬레이션, 제품 정보 관리 시스템을 통한 데이터 관리 등 엔지니어링 소프트웨어의 사용은 이전부터 꾸준히 이뤄져 왔다. 하지만 개별 업무 영역에서 사용하는 데에서 나아가, 이제는 시장의 복잡한 요구와 환경 문제에 대응한 제품 개발 및 생산을 위해 더 진보적이고 혁신적인 방식이 요구된다는 것이다. 다쏘시스템이 내세우는 해결방법은 모델링, 시뮬레이션, 데이터 관리를 하나의 플랫폼 안에서 잘 구조화된 형태로 통합 운영하는 것이다. 이를 통해 복잡한 시장 요구에 대응하기 위한 기반을 갖출 수 있으며, 이는 디지털 전환의 중요한 요소로 꼽힌다.

정운성 본부장은 “다쏘시스템은 디지털 통합 운영을 바탕으로 연계, 추적성, 최적화를 고도화하고 있다. 이를 기반으로 경험과 노하우를 축적하고 가상공간에서 미래를 미리 경험하는 버추얼 트윈(virtual twin)을 제공하는 것이 다쏘시스템의 목표”라고 전했다.

▲ 다쏘시스템코리아 정운성 본부장은 모델링, 시뮬레이션, 데이터를 중심축으로 하는 버추얼 트윈 개념을 소개했다.

버추얼 트윈과 메타버스를 위한 비전 제시

다쏘시스템이 내세우는 버추얼 트윈은 디지털 트윈의 더욱 포괄적이면서 완성된 개념으로 ▲3D 모델과 시스템-모듈-컴포넌트 간의 논리 관계를 정의하는 엔지니어링 모델 ▲시뮬레이션 모델 ▲물리 특성, 환경, 실행/운영 등에 대한 데이터로 구성된다. 이를 통해 다쏘시스템은 사물과 공간, 인간, 자연에 이르는 광범위한 버추얼 트윈 경험을 제공하겠다는 비전을 선보이고 있다.

다쏘시스템코리아의 인더스트리 컨설턴트 디렉터이자 지속가능성 리더인 양경란 대표는 다쏘시스템이 지향하는 ‘버추얼 트윈 기반의 인더스트리 메타버스와 지속가능한 혁신’에 대해 소개했다.

양경란 대표는 “버추얼 트윈은 물리적인 대상을 가상 공간에 그대로 구축하는 것뿐 아니라, 물리적 실체가 존재하기 이전에 3D 모델링과 시뮬레이션 등의 기술로 잠재적인 대상의 버추얼 트윈을 만들 수도 있다. 디지털 트윈과 가상 환경을 포괄하는 버추얼 트윈을 활용하면 가상으로 미래를 예측하거나 가상의 과거를 재현해 추적/복기하는 것도 가능하다”면서, “버추얼 트윈의 핵심 가치는 빠르게 변화하는 환경에서 더 빠르게 학습하고, 더 많은 탐색과 실험을 하고, 더 적은 환경 영향을 위한 이니셔티브를 제공하는 데에 있다”고 전했다.

다쏘시스템은 비즈니스의 대상을 디지털로 구현하는 버추얼 트윈을 중심으로 제조산업의 엔드투엔드 실행에 적용할 수 있는 ‘산업 메타버스(industry metaverse)’의 네 가지 유형을 정의했다. ▲버추얼 트윈을 활용한 가상 검증 및 테스트 ▲버추얼 트윈과 VR(가상현실), 디지털 휴먼을 결합한 가상 운영 및 체험 ▲버추얼 트윈과 증강현실(AR)/가상현실을 결합한 증강 운영 ▲버추얼 트윈과 인공지능(AI) 및 애널리틱스를 결합한 증강 분석과 의사결정이 그것이다.

가상 검증은 현실과 같은 디지털 모델과 물리/수학 모델을 기반으로 디지털 시뮬레이션을 실행하는 것이다. 이는 분자/소재, 부품/제품, 생산 공정 등 다양한 영역의 가상 시뮬레이션을 가능하게 한다. 가상 운영/체험은 버추얼 트윈에 휴먼 모델과 VR 기술을 더해 직원 관점의 작업과 고객 관점의 경험을 최적화할 수 있다. 예를 들면 작업자의 이동과 안전에 대한 시뮬레이션, 가상 휴먼 모델 기반의 인체공학 설계, VR 기반의 가상 제품 체험 등이 있다.

증강 운영은 버추얼 트윈에 AR 기술을 더해 가상 교육 및 고객 마케팅/서비스에 활용하는 것을 가능케 한다. AR을 기반으로 제품의 상세 정보를 제공하거나, 제품 서비스 및 자가정비를 위한 AR 기반의 디지털 매뉴얼 등이 대표 사례로 꼽힌다.증강분석 & 의사결정은 버추얼 트윈에 비즈니스 실행 데이터 분석 및 추천을 결합해 판단과 의사결정을 고도화하는 것이다. 3D 기반의 이슈 이력 관리와 분석, AI 기반의 대체품 추천 및 부품 표준화, 버추얼 트윈 기반의 프로세스 처리 분석 등이 가능하다.

한편, 원료 채취부터 포장/수송, 제조, 사용, 폐기/재활용까지 비즈니스 전체 주기에서 총체적인 친환경 영향에 대해 평가하는 LCA(Life Cycle Assessment : 환경전과정평가) 기법이 ISO 표준으로 정해지는 등, 제조산업 전반에서 친환경성을 구현하고 지속 관리해야 한다는 압력이 커지고 있다.

양경란 대표는 “제품의 설계 단계에서 환경 영향의 80%가 결정되는데 버추얼 트윈으로 이 과정을 개선할 수 있다. 버추얼 트윈과 BOM을 종합해 원재료 단계에서 환경 영향을 평가할 수도 있다” 면서, “버추얼 트윈을 활용하면 연구개발부터 설계, 생산, 운송, 활용, 폐기 단계에서 기존 비즈니스 방식보다 효과 및 효율을 높일 수 있으며, 친환경/친사회적인 비즈니스로 변화를 추진할 수 있다”고 전했다. 또한, “버추얼 트윈 중심의 산업 메타버스는 제조기업 디지털 전환의 궁극적인 모습이 될 것”이라고 전망했다.

▲ 다쏘시스템코리아 양경란 대표는 산업 메타버스가 제조산업 디지털 전환의 궁극적인 모습이 될 것으로 전망했다.

제품 개발 혁신 기술과 사례 소개

이번 3D익스피리언스 콘퍼런스에서는 다쏘시스템의 설계 및 시뮬레이션 솔루션 브랜드인 카티아(CATIA)와 시뮬리아 (SIMULIA)를 중심으로 차세대 엔지니어링 구현, 미래 모빌리티 개발, 첨단산업 혁신, 지속가능한 산업 구현 등을 위한 엔지니어링 기술과 활용사례 등이 폭넓게 소개됐다. 기조 세션에서는 한국항 공우주산업(KAI)과 LG전자가 제품 개발을 위한 디지털 전환 및 시뮬레이션 주도의 개발 혁신 사례를 전했다.

한국항공우주산업의 디지털 엔지니어링 팀장인 주영신 수석은 “글로벌 항공기 개발/제조 트렌드는 전체 수명주기에 대해 디지털 엔지니어링을 채택하고, 의사결정에 필요한 정보를 제공할 수 있도록 디지털 모델의 개발/통합/사용을 실현하는 방향으로 나아가고 있다”고 소개했다. 이런 배경에는 항공기 개발의 복잡성이 큰 폭으로 늘어났다는 이유가 있다. 항공기 한 대에 쓰이는 부품 수가 백 만 단위에 이르며, 기구 부품과 컴포넌트뿐 아니라 전장, 소프트웨어 등의 사용이 확대되면서 단일 소스를 기반으로 이들 요소를 관리하는 것이 중요해졌다.

한국항공우주산업 또한 현재 진행 중인 차세대 전투기 개발 사업에서 기존의 IT 인프라로는 개발과 생산에 한계가 있다고 판단하고, 이를 해결하기 위해 다쏘시스템의 3D익스피리언스 플랫폼을 도입했다. 또한 디지털 목업(DMU)에 물리적 특성까지 고려한 시뮬레이션을 결합한 FDMU, 디자인 리뷰부터 정비성 분석까지 다양한 검토를 위한 가상현실, 기준정보 정의부터 생산을 위한 MBOM까지 디지털 스레드 환경을 구축하는 PLM, 2D 도면을 없애고 3D 모델을 기반으로 설계와 커뮤니케이션을 하기 위한 MBD(모델 기반 설계), 해석 일정·프로세스·결과를 관리하는 SLM(시뮬레이션 수명주기 관리) 등 다양한 기술을 적용했다.

주영신 수석은 “체계 개발부터 양산, 후속지원에 이르는 업무/데이터/시스템이 유기적으로 연계 및 통합되도록 시스템을 구성했다”면서, “디지털 기술이 빠르게 변화하고 있어서 단계마다 신기술을 적용해 개발을 진행하고 있는데, 이 과정에서 3D익스피리언스 플랫폼이 중요한 역할을 하고 있다”고 소개했다.

전자제품 산업에서는 소재부터 제품까지 다양한 스케일의 문제를 해결해야 하는 경향이 늘면서, 기구 및 회로 중심의 해석에서 전자기까지 포함한 멀티스케일 해석으로 시뮬레이션의 활용 양상이 변화하고 있다. LG전자 생산기술원의 김상국 팀장은 “시뮬레이션을 수행하는 데에 있어 모델의 복잡도가 증가하면서 해석 데이 터도 늘어나고 있어서, 시뮬레이션 데이터의 종류와 크기가 늘고 있다. 해석 결과를 빠르게 전달/분석하는 것도 주요한 과제 중 하나”라면서, “LG전자는 현실의 문제를 모델링해 가상으로 테스트하고, 시스템의 자동 설계를 전문가가 검증하는 시뮬레이션 기반의 제품 개발 혁신을 추진하고 있다”고 소개했다.

LG전자는 다양한 요구에 대응할 수 있는 제품 개발을 위한 MBSE(모델 기반 시스템 엔지니어링), 멀티 스케일 및 멀티 도메인 시뮬레이션, 템플릿 기반의 설계/해석 자동화, 디자인 생성부터 소비자 선호도 반영까지 자동화하는 제너레이티브 설계(generative design), AI(인공지능) 기반의 PCB 설계 자동화 등을 진행하고 있다.

김상국 팀장은 “디지털화의 가장 큰 장점은 모델과 데이터가 프로세스화되고 공유된다는 점이다. 데이터와 시뮬레이션을 연계하면 지속적인 제품 개발/생산 고도화가 가능할 것으로 본다. 이를 위해 가상 제품 개발(VPD) 체계를 프로세스화 해 정착하는 과정이 필요하며, LG전자는 R&D부터 제조까지 디지털 트윈을 꾸준히 확대할 수 있도록 노력하고자 한다. 이 과정에서 SPDM(시뮬레이션 프로세스 및 데이터 관리)이 엔지니어링의 중요 인프라로서 데이터를 통합하는 포털이 될 것”이라고 전했다.

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