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[공학저널 김하늬 기자] CAE(Computer Aided Engineering)는 컴퓨터상에서 설계·제품 모델을 시뮬레이션해보고 기술 해석 등을 통해 공학적으로 검토하는 기술을 말한다.
특히 사람이 진행하는 실험 과정에서 발생 가능한 오류, 제품 제조 기간과 비용을 줄일 수 있다는 것이 장점이다. SW를 통해 제품의 성능·특성을 미리 예측할 수 있어 최근 다양한 분야 제품 개발에 CAE가 필수적으로 사용되고 있다.
공기청정기의 가장 바깥 쪽에 위치한 프리필터는 HEPA/탈취 필터 등의 고성능 필터를 보호하고 수명을 늘려주는 역할을 한다. 오랜 기간 사용해도 성능 저하가 적어 반영구적으로 사용이 가능한 부품이다.
하지만 이 부품은 탈취 필터 포장재가 고온에서 부풀어 응력이 가해지는 경우가 많아 일반 프리필터 재료의 경우 변형이 쉽게 일어나게 된다. 이러한 변형을 줄이기 위해 일반적으로 내열재질을 사용하는데 이 재질로 인해 프리필터와 공기청정기의 가격도 함께 상승한다는 단점이 존재했다.
최근 코웨이㈜는 이를 해결하기 위해 저렴한 재질을 사용하면서 구조적으로 강건하게 설계가 이뤄질 수 있도록 CAE 기반 설계예측 프로그램을 개발해 눈길을 끌고 있다.
사용자가 형상에 대한 정보를 입력하면 실험과 CAE로 이루어진 DB를 분석해 강도와 온도 등 다양한 변수를 예측할 수 있는 프로그램이다.
보통 여러 번에 걸쳐 형상과 재질을 변경하면서 이뤄지는 실험 과정을, 해당 프로그램을 이용하면 간단하게 검토가 가능하다는 것이 특징이다.
시뮬레이션을 통해 원하는 재질을 적용해보면서 품질 안정화는 물론 재료에 따라 연간 약 1천만원에서 3천만원 가량 원가 절감이 가능한 것이다.
현재 코웨이는 이러한 성능 예측 프로그램의 확장기술도 개발 중에 있다. 공기청정기 필터뿐만 아니라 정수기 필터, 공기청정기 팬 등 다양한 제품에 확장할 계획을 갖고 있다.
코웨이는 그간 제품의 성능을 높이기 위한 방안으로 시뮬레이션 기술 적용과 강화 연구도 꾸준히 진행해 왔다. 대표적으로는 한국과학기술정보연구원(KISTI)과 공기청정기 효과 가시화 시뮬레이터 개발 성과를 꼽을 수 있다.
기존 CAE 검증 시간을 획기적으로 단축한 기술로 눈길을 끌고 있다.
공기청정기는 모델이나 설치 위치에 따라 성능의 차이가 존재하기 때문에 모델과 위치 선정이 매우 중요하다.
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이러한 환경을 CAE를 통해 검증하기 위해서는 전문 SW를 사용해 약 2~3일 정도의 시간이 소요된다. 코웨이와 KISTI가 개발한 기술은 오픈소스를 이용해 단 10여분만에 청정기의 성능을 확인할 수 있는 기술이다.
모바일기기로 주택의 구조와 가구 등을 그리고 공기청정기의 모델과 위치를 선택하면 원하는 위치에서의 공기청정 효과를 볼 수 있다. 또한 결과를 이미지 영상 뿐만 아니라 VR/AR로 구현해 공간상에 오염농도까지 확인할 수 있도록 했다.
현재 코웨이는 공간을 시뮬레이션해 청정기의 모델과 위치를 제안하거나 연구 개발 시 청정기의 효과를 검증할 때 사용하는 등 활용을 위한 시도를 이어나가고 있다.
코웨이 환경기술연구소 이진욱 연구원(사진)은 “CAE가 사용되는 곳은 매우 광범위하다. 다양한 분야에서 사용되고 있고 하드웨어의 성능이 향상되면서 더 많은 분야에서 더욱 정확하게 예측이 가능할 전망”이라며 “이를 통해 제조, 건축, 환경 등 더 낳은 기술이 발전할 것은 확실하다”고 말했다.
한편, 코웨이는 CAE 기술을 이용해 CAE 엔지니어가 아니더라도 누구나 CAE를 활용할 수 있는 기술을 개발할 계획이다.
웹에 접속해 디자인, 설계엔지니어, 마케터 등 다양한 분야에서 활용하고, 제품의 컨셉 설계와 판매 등에 활용할 수 있는 플랫폼을 개발하는 것을 목표로 하고 있다.
이 연구원은 “최근 다양한 산업 분야에 활용되고 있는 CAE 기술 적용 시 도입, 유지관리 비용이 빠르게 소요되는데 비해 빠른 성과가 나오기 어려워 진입장벽이 존재했다”며 “저렴한 비용과 사용성이 편한 SW 개발로 많은 기업에서 코웨이의 기술을 활용할 수 있기를 바란다”고 전했다.