가상설계센터는 생활의 편의를 증진하고 산업 기술의 경쟁력을 높이기 위해 디지털 트윈 요소 기술을 개발하고 있습니다. 특히 슈퍼컴퓨터를 활용한 가상 시뮬레이션에 중점을 두고 있으며, 지난 2007년부터 수많은 제조 기업의 부품 및 공정 성능 개선을 지원해 왔습니다. 디지털 트윈은 물리적 세계를 디지털 공간에 그대로 복사하여 구현하는 기술로, 이를 완성하기 위해서는 모델링과 시뮬레이션, 즉 M&S가 필수적입니다. 대규모 공학 계산을 처리하는 슈퍼컴퓨터 기반의 M&S는 제품 설계 단계에서 성능을 최적화하고 개발 비용과 시간을 획기적으로 줄여주는 핵심적인 역할을 수행합니다.

슈퍼컴퓨팅 M&S는 가상 공간에서 제품의 성능을 미리 검증하고 예측하는 기술로, 흔히 CAE라고도 불립니다. 자동차, 선박 등 모든 제조업 분야에서 안전도와 정확도를 예측하는 데 널리 활용되고 있습니다. 여기에 실시간 데이터 분석 기술인 디지털 트윈이 결합되면 설비의 고장을 예측하거나 에너지 효율을 최적화하는 일이 가능해집니다. IoT 센서나 정보 기술 자원의 빅데이터만으로는 해결하기 어려운 복잡한 문제들을 M&S 데이터 분석을 통해 정교하게 풀어낼 수 있습니다. 이러한 융합 기술은 제조 산업뿐만 아니라 우리 삶의 질과 직결된 다양한 공공 인프라 분야로 그 범위를 확장해 나가고 있습니다.

M&S 기술은 전처리, 해석, 후처리의 세 단계를 거쳐 완성됩니다. 전처리 과정에서는 대상 제품의 3D 형상을 정교하게 구현하고 해석에 필요한 격자를 생성하며 다양한 물리적 조건들을 입력합니다. 이어지는 해석 단계에서는 고성능 슈퍼컴퓨터를 활용하여 복잡한 수치 계산과 통합 해석을 수행하게 됩니다. 마지막 후처리 단계에서는 도출된 방대한 계산 결괏값을 조합하여 시각적인 이미지나 동영상으로 제작함으로써 분석의 편의성을 높입니다. 이러한 체계적인 과정을 통해 가상 공간에서의 정밀한 검증이 가능해지며, 이는 머신러닝이나 딥러닝과 같은 인공지능 기술과 결합되어 더욱 강력한 분석 도구로 진화합니다.

기술을 특정 산업 분야에 성공적으로 적용하기 위해서는 산업별 특징은 물론 제품이 활용될 환경과 사용 주체의 특성까지 깊이 있게 이해해야 합니다.

최근에는 인공지능 기반의 폐수 처리 시설 통합 관리 기술 개발에 주력하고 있습니다. 이 사업은 M&S와 인공지능 기술을 결합하여 하수 및 폐수 처리장에서 발생하는 악취와 에너지 소모 문제를 해결하는 것을 목표로 합니다. 슈퍼컴퓨터와 M&S 데이터를 토대로 탈취탑의 성능을 예측하고 탈취제 살포를 최적화하며, 악취가 대기로 확산되는 모델을 개발하고 있습니다. 3D 모델링부터 IoT 센서 연동까지 아우르는 이 기술은 실제 대덕산단 폐수 처리장에 적용될 예정입니다. 이를 통해 지역 사회의 고질적인 문제를 해결함은 물론, 설비 가동률을 개선하고 운영 비용을 대폭 절감하는 경제적 효과까지 기대하고 있습니다.

국내 제조 경쟁력을 강화하기 위해 지난 15년 동안 중소기업의 M&S 활용을 적극적으로 지원해 왔습니다. 기술 도입의 장벽이 되는 고가의 하드웨어와 소프트웨어 문제를 해결하고자 오픈소스 기반의 M&S 소프트웨어인 'HEMOS'와 슈퍼컴퓨터 연계 플랫폼인 'HEMOS-Cloud'를 개발하여 제공하고 있습니다. 덕분에 기술력이 부족한 기업들도 완성도 높은 제품을 개발할 수 있는 토대가 마련되었습니다. 앞으로도 슈퍼컴퓨팅 M&S와 인공지능 기술을 융합하여 제조 분야를 넘어 발전소, 양식장 등 사회 전반의 디지털 트윈 생태계를 구축해 나갈 계획입니다. 이를 통해 더 편리하고 안전한 미래를 만드는 데 기여하고자 합니다.