MeshFree로 설계의 본질적인 목적과 창의성에 100% 집중하는 방법
1. Executive Summary
현재 우리 제조 산업, 특히 대한민국의 중소·중견 기업이 직면한 가장 큰 위기는 '경험 있는 숙련된 엔지니 어의 부족'과 '글로벌 시장의 가혹한 개발 납기 단축 압박'입니다. 새로운 제품을 설계하고 양산에 돌입하기 전, 이 제품이 현장에서 파손되지 않고 잘 버틸지, 진동이나 열에 의해 파손되지 않을지 미리 컴퓨터로 테스트하는 작업(시뮬레이션, CAE)은 이제 선택이 아닌 생존의 필수 조건이 되었습니다.
하지만 기존의 해석 프로그램들은 지나치게 다루기 어렵고 고도의 수학적, 역학적 전문 지식을 요구했습니다. 이로 인해 전담 해석 부서나 값비싼 슈퍼컴퓨터를 보유하기 힘든 중소기업에서는 외부 용역(외주)에 비싼 비용을 지불하며 의존하거나, 과거의 경험에만 의존해 '감'으로 설계하는 이른바 '오버 엔지니어링(Over engineering, 불필요하게 두껍고 무겁게 설계하는 것)'을 범하는 경우가 많았습니다. 이는 곧 막대한 원가 상승으로 직결됩니다.
midas MeshFree는 이러한 산업계의 고질적인 문제를 근본적으로 해결하기 위해 탄생했습니다. "설계자가 직접, 자기가 만든 CAD 모델의 수정 없이, 클릭 몇 번만으로 최고 수준의 정확한 해석 결과를 얻을 수 있도록" 개발된 혁신적인 소프트웨어입니다.
이 솔루션 도입이 가져다 주는 3대 핵심 비즈니스 가치는 다음과 같습니다.
1. 인건비 절감 및 1인 다역(Multi-player) 슈퍼 엔지니어 양성 :
연봉이 높은 해석 전문 석/박사 인력을 추가로 채용할 필요가 없습니다. 기업 내 기존의 초/중급 설계 엔지니어가 단 하루 정도의 실무 교육만 받고도 전문적인 해석 업무를 완벽하게 수행할 수 있습니다. 설계와 검증의 주체가 하나로 통합되어 막대한 인적 자원 효율화를 이룹니다.
2. 개발 기간(Time-to-Market)의 획기적 단축과 개발비 절감 :
기존 방식(FEM)에서 해석을 위해 모델을 깎고 다듬으며 요소를 짜느라 최대 2주가 걸리던 준비 작업을 단 1시간 이내로 단축해 줍니다. 이는 설계가 변경될 때마다 즉각적인 피드백을 가능하게 하여, 전체 제품 개발 주기를 절반 이하로 줄여줍니다.
3. 불량률 감소 및 압도적 수주 경쟁력 확보 :
더 이상 "경험상 튼튼합니다"라는 말로 고객을 설득하는 시대는 지났습니다. 100% 데이터에 기반한 안전성 검증 보고서, 응력 분포도, 피로 수명 예측 데이터를 고객사(대기업, 글로벌 벤터 등)에 제시함으로써 굳건한 기술적 신뢰를 얻습니다. 더불어 불필요한 시제품 제작(Mock-up) 비용을 원천 차단하여 영업 이익률을 극대화합니다.
이 백서는 경영진에게는 강력한 비즈니스 혁신과 원가 절감의 도구로서, 실무 설계 엔지니어에게는 퇴근 시간을 앞당기고 설계의 질적 도약을 이끄는 마법 같은 나침반으로서 MeshFree가 어떤 역할을 하는지 심층적으로 설명합니다.
2. 왜 설계자가 직접 해석해야 하는가?
"해석은 더 이상 소수 전문가만의 어려운 수학 시험이 아닙니다."
제가 처음 기계 설계와 엔지니어링 업계에 발을 들였던 30년 전, 해석(시뮬레이션)이라는 분야는 엄청나게 비싼 워크스테이션 컴퓨터와 수치해석을 전공한 박사급 연구원들만이 비밀스럽게 다룰 수 있는 일종의 '신성한 영역'이었습니다. 설계팀이 도면을 넘기면 해석팀은 몇 주를 매달려 두꺼운 결과 보고서를 던져주곤 했습니다. 하지만 시대가 완전히 변했습니다.
과거 2D 도면을 그리던 시절을 넘어 지금은 누구나 쉽게 3D 파라메트릭 CAD 시스템으로 실제와 똑같은 디지털 모델을 그릴 수 있게 된 것처럼, 해석 기술 역시 소수 전문가의 연구실을 벗어나 설계자의 책상 위로, 설계자의 마우스 끝으로 내려와야만 합니다.
제품에 대해 가장 깊이 고민하고, 가장 좋은 설계를 만들어낼 수 있는 사람은 다름 아닌 도면을 작성하는 설계자 본인입니다. "여기에 뚫린 이 1mm 구멍을 없애면 응력 집중이 풀릴까?", "이 무거운 스틸 브래킷을 알루미늄으로 바꾸고 보강대를 대면 원가도 줄고 열도 잘 빠질까?", "모터가 3000RPM으로 돌 때 이 프레임이 공진(Resonance)으로 떨리진 않을까?"
설계 과정에서 하루에도 수십 번씩 떠오르는 이런 수많은 질문과 아이디어들을 즉각적으로 확인해 볼 수 없다면, 결코 혁신적인 설계는 탄생할 수 없습니다. 외주 용역에 맡기고 결과를 기다리는 2주 동안, 이미 설계 자의 창의적인 아이디어는 휘발되어 버립니다.
midas MeshFree는 바로 이러한 현장의 목소리와 고민에서 출발했습니다. 전문가의 손을 빌리지 않고도, 설계자가 설계 초기 단계(Concept Design)에서 마주하는 수많은 변수와 문제들을 스스로 즉각 검증하고, 이를 바탕으로 '더 가볍고(경량화), 더 튼튼하며(내구성), 더 저렴한(원가절감)' 최고 품질의 설계를 완성해나가는 환경을 구축하는 것, 이것이 이 프로그램이 세상에 나온 단 하나의 이유입니다.
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3. 설계 엔지니어가 해석을 포기했던 3가지 근본적 이유와 한계
전통적인 시뮬레이션 방식인 '유한요소법(FEM, Finite Element Method)'은 지난 50년 간 인류의 공학 발전을 이끌어온 위대한 기술임에 틀림없습니다. 하지만, 설계자의 일상적인 템포와 업무 흐름과는 너무나도 맞지 않았습니다. 의욕이 넘치던 초급 설계자들이 기존 해석 툴을 열었다가 결국 좌절하고 프로그램을 닫아버리게 만드는 근본적인 원인은 다음과 같습니다.
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