[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.
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.
