[공학저널 전수진 기자] 컴퓨터 시뮬레이션을 활용하는 메타버스 플랫폼이 소재·부품·장비 기업의 제품 개발에 비용과 시간을 줄이는 것은 물론 성능 향상에도 기여할 것으로 기대됨에 따라 기반 기술 개발이 한창이다.
최근 메타버스는 소·부·장 기업이 소재 선택부터 공정 설계, 시험평가에 이르는 과정을 시뮬레이션 SW를 활용해 제품개발 시간과 비용을 단축할 수 있다는 점에서 각광받는 분야다.
특히나 기계 제조업 등 중소기업의 제품 설계·생산뿐만 아니라 영업 활동 시에도 시뮬레이션 리포트가 필요한 경우가 있어 이를 도입하고자 희망하는 기업들도 늘고 있는 상황이다.
하지만 외산 공학 시뮬레이션 프로그램은 고가의 비용으로 인해 중소기업이 사용하기에 적잖은 부담이 따른다. 또한 시뮬레이션 프로그램은 전문가가 아니면 사용하기 어려운 부분이 있어 인력적인 한계도 존재한다.
이에 산업통상자원부는 지난 2017년부터 가상공학 플랫폼 구축사업으로 금속, 화학, 섬유, 세라믹·전자, 기계·자동차 등 5대 산업 분야 공공연구소에 시뮬레이션 SW를 구축해 소부장 산업을 지원해 왔다.
지난 4년간 53개 시뮬레이션 SW를 구축해 총 191개 기업을 지원했으며, 제품 개발비용은 43억 가량 절감하고 개발 기간도 평균 35.2% 단축하는 성과를 얻기도 했다.
가상공학 플랫폼 구축사업에 참여한 연구원은 총 다섯 곳으로 재료연구소는 금속, 한국화학연구원은 화학, 다이텍연구원은 섬유, 한국세라믹기술원은 세라믹·전자, 한국기계연구원은 기계·자동차 분야를 지원했다.
특히 올해 해외 기업이나 기관을 통해 가능했던 제조부품·장비 전략품목의 신뢰성 평가를 위한 테스트베드가 대덕연구개발특구에 구축돼 국내 제조기업의 경쟁력 확보를 기대할 수 있게 됐다.
기계연 신뢰성평가연구실은 신뢰성평가를 위한 테스트베드를 오프라인에 구축하고 온라인에 미래형 수송기 부품 제조를 위한 가상 공학 플랫폼을 마련하는 등 소·부·장 관련 온·오프라인 인프라를 구축했다.
이를 활용하면 제조부품 장비의 전략 품목으로 꼽히는 로봇용 감속기와 서보모터, CNC(제어기, LM가이드), 고경도 절삭공구, 능동형마그네틱베어링, 볼·롤러 베어링, 터보식 펌프 등의 신뢰성 평가에 용이할 것으로 예상되고 있다.
또한 국내 기업들은 기계연 내에 구축된 인프라를 활용해 원하는 전략부품의 신뢰성 평가를 받을 수 있게 됐다. 이번 플랫폼 구축으로 기업이 시간적, 비용적 애로사항을 해소할 수 있고, 빠르고 안정적인 전략품목 공급이 가능해질 전망이다.
현재 가상공학 플랫폼 구축사업을 통해 디지털트윈의 1단계에 해당하는 디지털 객체를 활용한 가상 시험에 주력하고 있으며, 이와 관련 오픈 소스 프로그램을 활용한 구조 해석·유동 해석 프로그램을 제작하고 있다.
이 프로그램은 클로즈 베타 서비스를 진행 후 내년 상반기 홈페이지를 통해 무료 배포될 예정이다.
한국기계연구원 신뢰성평가연구실 이충성 연구원은 “아직까지 기존 해외 제품들에 비해 기능과 예제가 부족한 것은 사실이지만 중소기업들의 공학 시뮬레이션 프로그램 활용에 있어 진입장벽을 낮추는데 기여하고자 한다”며 “온·오프라인 인프라를 활용한 소·부·장 산업분야 신뢰성 강화 노력으로 국산화가 시급한 신뢰성 기반 품질 경쟁력을 확보해 글로벌 명품화에 기여하도록 노력하겠다”이라고 말했다.
이를 위해 기계연구원은 오픈소스 프로그램을 활용한 프로그램 UI제작과 고도화를 추진하고 있으며, 향후 Inhouse code를 활용해 부품의 내구성까지 예측할 수 있는 프로그램을 제작할 계획이다.
이 연구원은 “가상공학 관련 시뮬레이션 프로그램을 무료 배포함에 따라, 기업에서 프로그램을 자유롭게 사용하고, 신제품 개발에 투입되는 비용과 시간을 최대 50% 가까이 절감할 수 있을 것으로 기대하고 있다”며 “올해까지 가상공학 플랫폼 구축사업은 디지털 트윈의 1단계 완성을 목표로 하고 있으며, 이후 디지털 트윈 2단계에 해당하는 Real World와 연계하는 실시간 시뮬레이션 플랫폼을 구축할 예정”이라고 전했다.
이에 그치지 않고 기계연구원은 구축된 프로그램의 꾸준한 업데이트를 통해 프로그램의 기업 활용도를 높일 계획이다.
이 연구원은 “현재는 전통 기계 산업에서 실제 신뢰성과 가상의 신뢰성을 융합하는 과도기인 것 같다”며 “소·부·장 기업의 기술력 강화는 컴퓨터 시뮬레이션으로만 해결될 문제가 아니라 실험 역량도 함께 필요한 만큼 기계연구원에서 제공할 수 있는 지원을 더욱 확대해 나갈 예정”이라고 전했다.
