디지털 트윈 넘어 버추얼 트윈으로…제조 분야 혁신·기업 지속가능성 달성 지원
[데이터넷] 최근 스마트팩토리, 스마트시티 등의 사업이 늘어나면서 디지털 트윈과 같은 시뮬레이션 기술에 대한 업계의 관심이 커지고 있다. 그러나 시뮬레이션 기술이 단순히 제품 개발을 돕는 것 외에도 우리가 사는 지구의 지속가능성에 큰 보탬이 되고 있다는 사실을 알고 있는 이들은 많지 않다. ‘시뮬레이션을 통해 제품과 자연과 사람이 조화를 이루도록 하는 것’을 비전으로 삼고 있는 다쏘시스템에서 시뮬레이션 브랜드 ‘시뮬리아’를 총괄하고 있는 한상배 팀장을 만나 이야기를 들어봤다. <편집자>
시뮬레이션의 사전적 정의는 ‘복잡한 문제나 사회 현상 따위를 해석하고 해결하기 위해 실제와 비슷한 모형을 만들어 모의적으로 실험하고 그 특성을 파악하는 일’로, 실제 모형을 만들어 하는 물리적 시뮬레이션과 수학적 모델을 컴퓨터상에서 다루는 논리적 시뮬레이션 등이 있다. 그러나 IT의 발전으로 인해 실제 모형을 만들기보다는 컴퓨터를 활용하는 시뮬레이션이 주로 활용되고 있다.
실제 모형을 활용하는 대표적인 사례가 자동차 충돌 시험이다. 자동차 제조사들은 차체의 안전성과 사고 발생 시 탑승자의 안전을 보호할 수 있는지 확인하고자 실 차량에 마네킹을 태워 충돌 시험을 하고 있다. 그러나 이는 시간과 비용 소모가 커 자주 하기 힘들며, 파손된 차량은 재사용하지 못하고 폐기해야 한다는 문제점이 있다.
그러나 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하면 이러한 시험들을 좀 더 빠르게, 자주, 다양한 환경에서 할 수 있을 뿐만 아니라 폐기해야 제품도 없어 시간과 비용을 절감할 수 있다. 그렇기에 신제품 개발, 도시 정책 수립 등 다양한 분야에서 시뮬레이션을 활용하는 사례가 늘고 있다.
한상배 다쏘시스템 코리아 시뮬리아 브랜드 팀장은 “컴퓨터 시뮬레이션을 활용하면 많은 시간과 비용을 줄일 수 있으며, 급격하게 변화하는 시장 수요에도 빠르게 대응할 수 있어 효율적이다”고 말했다.
디지털 트윈 넘어 버추얼 트윈으로
현재 시중에는 다양한 시뮬레이션 솔루션들이 출시돼 있지만 그중에서도 다쏘시스템의 시뮬리아(SIMULIA)는 업계를 선도하는 브랜드로 전 세계에서 가장 많이 사용되는 제품군이기도 하다. 제품 설계에 있어 구조, 유체, 전자기, 및 동작 성능 평가를 위한 다중 물리 시뮬레이션 기능을 제공하며, 이 같은 강력한 시뮬레이션 기술로 설계자가 기능적 설계 요구사항(지속성, 무게, 안전, 소비자 경험 등)을 충족하도록 설계를 평가하고 개선하는 동시에 비용과 시장 출시 시간을 줄여줘 기업의 경쟁력 제고를 돕는다.
또 시뮬리아는 아바쿠스(Abaqus), 아이사이트(Isight), fe-safe 등 해석 전문가가 주로 사용하는 솔루션뿐만 아니라 다쏘시스템 3D익스피리언스 플랫폼에서 통합된 설계, 모델링 및 시뮬레이션 포트폴리오를 제공한다. 이 포트폴리오는 클라우드 또는 온프레미스 환경에서 개념 설계, 시뮬레이션, 협업 및 데이터 관리를 가능하게 하며, 전체 설계 및 제조 에코시스템을 함께 공유하고 협업할 수 있다는 것도 강점이다.
특히 시뮬레이션 환경에서 중요한 디지털 트윈 구현에 있어서도 한층 더 높은 수준인 ‘버추얼 트윈’을 구현할 수 있다는 것도 시뮬리아 브랜드만의 특징이다. 디지털 트윈이 일반적으로 실제 작동 중인 제품 또는 시스템을 가상공간에 복제하는 것에 해당한다면, 버추얼 트윈은 디지털 트윈 단계를 넘어 아직 존재하지 않을 수 있는 제품이나 시스템까지 가상으로 구현하는 것을 뜻한다.
한상배 팀장 “버추얼 트윈은 디지털 트윈에서 한 단계 진화된 것으로 설계 개선을 위한 개념 단계 설계와 현실적인 물리적 동작에 대한 가상 테스트를 포함해 처음부터 제품 생성에 도움을 줄 수 있다”며 “이러한 버추얼 트윈 경험을 통해 기업은 제품 성능과 경험의 전체 범위를 혁신하고 테스트해 최소한의 프로토타입 또는 제로 프로토타입으로 처음부터 개선, 최적화 및 올바른 디자인을 얻을 수 있다”고 설명했다.
제조 분야 혁신 도와
자율주행차를 비롯해 점점 더 많은 전자 장치, 제어 시스템 및 연결성이 필요해짐에 따라 설계 측면에서 더욱 많은 부분을 고려해야 하며, 이러한 유형의 제품은 구획화된 사일로 조직에서 개발하기 어렵다. 성공적인 제품 개발을 위해서는 플랫폼상에서 통합된 설계, 전자 제어 및 다중 물리 시뮬레이션을 사용하는 것이 필요하다고 한 팀장 말한다.
이에 전 세계 많은 대기업부터 스타트업까지 다쏘시스템의 시뮬리아 브랜드를 활용하고 있다. BMW는 시뮬리아 파워플로우(PowerFLOW)를 이용해 차량 내부의 성에 제거 성능을 저하시키지 않으면서 소음을 최적화할 수 있었다.
에어버스(Airbus)는 3D익스피리언스 플랫폼을 통해 엔지니어링부터 제조에 이르는 전 단계의 엔지니어들이 단일 플랫폼에서 원활하게 의사소통할 수 있도록 만들었다. 또 카티아(CATIA)를 활용해 항공기의 구조, 설비 시스템, 튜빙, 복합재료 부품, 전기 시스템을 3D로 완벽하게 설계했고, 이러한 설계 정보를 기반으로 시뮬리아를 통해 비선형해석을 수행함으로써 설계 프로세스의 초기 단계부터 각 특정 상황에서 항공기 구조의 강도와 거동을 정확히 예측할 수 있었다.
플라스틱 용기 제조 분야 선도 기업 앰코(Amcor)는 견고하고 비용 효율적이면서 동시에 원자재 사용량을 줄일 수 있는 음료 용기 설계를 위한 시뮬레이션을 위해 시뮬리아의 구조해석 솔루션인 아바쿠스와 아이사이트를 사용하고 있다.
국내에서도 다쏘시스템의 시뮬리아 솔루션은 자동차/모빌리티, 항공우주/국방, 산업장비, 하이테크 등 다양한 산업군에서 많이 활용되고 있다.
지속가능성 위한 환경 구현
전 세계적으로 지속가능성에 대한 이슈가 확산되면서 환경, 사회, 지배구조 등에 관심을 갖는 ESG에 대한 시장의 관심이 커지고 있으며, 제조업계에서도 그에 대응하고자 환경 부문에 많은 신경을 쓰고 있다. 이에 시뮬레이션의 도움을 받아 ‘경량화’에 주력하고 있는 실정이다. 물건이나 규모 등이 이전보다 줄거나 가벼워짐을 의미하는 경량화는 기술적인 측면에서 진보에 해당하지만, 소비자들에게는 가격 인상 혹은 부실화라는 좋지 않은 이미지를 불러일으키기도 한다.
한상배 팀장은 “경량화를 꼭 부정적으로만 볼 필요는 없다. 가령 국내 음료 업계에서도 플라스틱 용기 모양이 지속 달라지고 있는데, 이는 최대한 플라스틱 사용량을 줄이기 위한 목적이 있기도 하다. 그러면서도 쉽게 파손되거나 변형이 일어나서는 안 되며, 손으로 잡기에도 편해야 한다. 이 모든 것을 충족시키기 위해 시뮬레이션 기술이 적극 활용되고 있다”고 밝혔다.
그는 이어 “시뮬레이션 기술이 향하는 최종 가치는 결국 사람이다. 사람에게 유용하면서도 편리한 제품을 생산하고, 사람이 살기에 쾌적한 도시 구조를 설계하며, 궁극적으로 사람이 지구에서 환경 변화 등의 위협에 내몰리지 않고 지속 살아갈 수 있도록 돕고자 다양한 산업군에서 시뮬레이션을 활용하고 있다”며 “다쏘시스템은 ‘제품과 자연과 사람이 조화를 이루게 하자’는 모토로 기업들의 지속가능성 목표 달성을 지원하겠다”고 강조했다.
다쏘시스템은 구조, 전자기학, 유체, 동작 및 진동 음향을 포함한 모든 영역에 대한 신제품 출시를 통해 다중 물리 시뮬레이션 기술을 지속 발전시켜 나갈 예정이다. 또 온프레미스와 클라우드 환경의 3D익스피리언스 플랫폼에서 다쏘시스템이 제공하는 타 브랜드, 예를 들어 카티아와 함께 모델링 및 시뮬레이션과 기술의 통합을 더욱 강화해 나가며, 모드심(Modeling & Simulation)을 통해 시뮬레이션의 대중화도 모색할 방침이다.
