3DEXPERIENCE · MODSIM

설계부터 검증까지, 더 빠르게!
3DEXPERIENCE 기반 MODSIM의 핵심 가치

기존 제품 개발 프로세스에서는 일반적으로 설계 엔지니어와 시뮬레이션 엔지니어의 역할이 분리되어 있습니다. 설계 엔지니어는 제품 아키텍처와 컨셉·상세 설계를 담당하고, 이후 해석 엔지니어가 CAD 데이터를 전달받아 모델을 정리하고 CAE 모델 생성, 메시 생성, 해석 조건 설정, 시뮬레이션 및 결과 분석을 수행합니다.

문제는 이 과정에서 발생하는 반복적인 데이터 교환과 검증 대기 시간입니다.

설계 변경이 발생할 때마다 해석 모델을 다시 준비해야 하고, 여러 설계안을 비교하려면 그만큼 많은 시간과 리소스가 필요합니다. 결국 개발 후반부에서 문제를 발견할수록 수정 비용은 더욱 커질 수밖에 없습니다.

※ 따라서 중요한 것은 검증을 개발 프로세스의 마지막 단계에서 수행하는 것이 아니라, 설계 초기부터 시뮬레이션을 적극 활용하는 것입니다.

MODSIM은 Modeling과 Simulation을 결합한 통합적인 제품 개발 접근 방식입니다. 3DEXPERIENCE 플랫폼 기반 MODSIM은 모델링과 시뮬레이션을 공통 데이터 모델과 통합된 사용자 경험으로 연결합니다. 즉, 설계와 해석을 별개의 프로세스로 바라보는 것이 아니라 제품 개발 전반에 시뮬레이션을 연결하는 것입니다.

이러한 과정을 하나의 연결된 디지털 환경에서 수행할 수 있도록 지원합니다. 그 결과 설계 엔지니어와 해석 엔지니어 간의 협업 장벽을 낮추고, 설계 변경과 검증 사이의 반복 작업을 보다 효율적으로 관리할 수 있습니다.

※ “설계하고 → 검증하고 → 수정하고 → 다시 검증하는” 제품 개발 사이클을 더욱 빠르게 반복할 수 있는 것이 MODSIM의 핵심 가치입니다.

MODSIM의 중요한 변화 중 하나는 Shift-Left 전략입니다. 제품 개발 후반부에 검증하는 방식에서 벗어나, 컨셉 및 초기 설계 단계부터 시뮬레이션을 활용해 설계를 검증하는 것입니다. 예를 들어 초기 설계 단계에서 여러 디자인 옵션을 탐색하고, 물리적 성능을 예측하며, 요구사항에 가장 적합한 설계안을 선택할 수 있습니다.

이를 통해 다음과 같은 효과를 기대할 수 있습니다.

✓  설계 초기 단계에서 문제점 발견

✓  다양한 설계 대안의 빠른 비교

✓  물리적 프로토타입 제작 횟수 감소

✓  개발 후반부의 비용 높은 설계 변경 최소화

✓  제품 출시 기간 단축

✓  설계 품질 및 성능 향상

특히 초기 단계에서의 설계 변경은 제조 단계 변경보다 적은 비용으로 대응할 수 있습니다. Simulation-Driven Design은 단순히 해석을 빠르게 수행하는 기술이 아니라, 더 나은 의사결정을 더 이른 시점에 내릴 수 있도록 지원하는 제품 개발 전략입니다.

MODSIM은 단순한 설계-해석 통합을 넘어 Generative Engineering과 결합해 더욱 다양한 설계 탐색을 지원합니다. 대표적인 예가 Function Driven / Structural / Flow Driven Generative Design입니다.

Function Driven Generative Design

구조적 성능을 확보하면서 제품의 무게를 줄이는 최적화 설계를 지원합니다. 예를 들어 자동차 배터리 케이싱의 언더바디 설계에서는 강성을 유지하면서 보강 비드의 위치를 최적화해 불필요한 질량을 줄일 수 있습니다. 또한 제조 가능성을 초기 단계에서 검토해 실제 생산 공정까지 고려한 설계를 지원합니다.

Flow Driven Generative Design

자동차 HVAC 시스템의 덕트와 같은 유체 시스템에서는 유체 흐름을 고려해 최적의 형상을 탐색할 수 있습니다. 공간 및 유체 조건을 정의하고, 최적화 대상과 입·출구 조건을 설정한 뒤 압력 강하를 최소화하는 방향으로 설계를 탐색합니다. 이후 생성된 형상에 유동 해석을 수행해 최종 설계안을 검증할 수 있습니다.

Concept Structure Engineering

제품의 구조적 아키텍처를 초기 컨셉 단계에서 정의하고 구조적 건전성을 검토할 수 있습니다. 특히 다양한 구조 모듈과 연결 관계를 정의하고, 자동 메시 생성과 파라메트릭 설계 연구를 통해 여러 설계안을 탐색할 수 있다는 점이 특징입니다. 결과적으로 설계와 시뮬레이션이 반복적으로 연결되는 Generative MODSIM 환경을 구현할 수 있습니다.

제품 개발에서 가장 중요한 경쟁력 중 하나는 얼마나 빠르게 설계안을 만들고 검증할 수 있는가입니다. 기존 환경에서는 설계 변경 → 데이터 전달 → 모델 정리 → 메시 생성 → 해석 → 결과 전달 → 설계 수정이라는 긴 프로세스를 반복해야 했습니다.

MODSIM은 이러한 반복 과정을 통합·자동화해 설계와 시뮬레이션 사이의 불필요한 장벽을 줄이는 것을 목표로 합니다. 특히 파라메트릭 설계 연구와 자동화된 설계 탐색을 활용하면 여러 설계 변형안을 보다 효율적으로 비교할 수 있습니다.

몇 주에 걸쳐 진행되던 설계-검증 반복을 더 짧은 주기로 전환함으로써, 엔지니어는 데이터 준비와 파일 관리에 소요되는 시간을 줄이고 결과를 해석하며 더 나은 설계를 만드는 본질적인 업무에 집중할 수 있습니다.

3DEXPERIENCE 기반 MODSIM의 강점은 CATIA의 모델링 역량과 SIMULIA의 시뮬레이션 역량을 연결할 수 있다는 점입니다.

CATIA

SIMULIA

설계와 해석에 필요한 다양한 역할과 애플리케이션을 하나의 환경에서 연결함으로써 엔지니어 간 협업을 강화할 수 있습니다. 또한 디자이너가 시뮬레이션에 대한 이해를 넓히고 해석 엔지니어가 설계 프로세스에 대한 이해를 높이는 등 조직 내부의 전문 역량을 확장하는 효과도 기대할 수 있습니다. 결국 MODSIM은 특정 직무의 업무만 개선하는 것이 아니라 제품 개발 조직 전체의 협업 방식을 변화시키는 접근법입니다.

MODSIM은 자동차 산업을 비롯해 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있습니다.

특히 전기차와 자율주행, 스마트 제품, 로보틱스 등 제품의 복잡성과 요구 성능이 동시에 증가하는 산업에서는 설계와 시뮬레이션을 연결하는 MODSIM의 가치가 더욱 커질 수 있습니다.

오늘날 기업은 제품 성능뿐 아니라 지속가능성(Sustainability)까지 고려해야 합니다. 전동화와 순환경제, 자원 효율성, 탄소 배출 저감 등 새로운 요구사항이 증가하면서 제품 개발 방식 역시 변화하고 있습니다.

MODSIM은 설계 초기부터 시뮬레이션과 최적화를 활용해 다음과 같은 방향의 제품 개발을 지원합니다.

✓  불필요한 물리적 프로토타입 제작 감소

✓  제품 경량화 및 재료 사용 최적화

✓  개발 초기 단계의 문제 발견

✓  반복적인 설계 변경 및 재작업 감소

✓  가상 검증을 통한 개발 비용 절감

✓  실제 제품에 가까운 성능을 고려한 설계

특히 가상 테스트를 지속적으로 수행하면 문제가 수정 비용이 낮은 초기 단계에서 발견될 가능성을 높일 수 있습니다. 이는 더 빠른 개발, 더 높은 제품 품질, 더 지속가능한 제품 개발을 동시에 추구할 수 있는 기반이 됩니다.

MODSIM의 핵심은 단순히 CAD와 CAE를 하나의 화면에서 사용하는 것에 있지 않습니다. 더 중요한 변화는 제품 개발 프로세스 전체를 Simulation-Driven 방식으로 전환하는 것입니다.

이를 통해 기업은 다음과 같은 비즈니스 가치를 기대할 수 있습니다.

✓  개발 기간 단축

✓  설계-해석 협업 강화

✓  설계 반복 작업 자동화

✓  다양한 설계안 탐색

✓  개발 초기 검증 강화

✓  재작업 및 개발 비용 절감

✓  제품 성능 및 품질 향상

궁극적으로 MODSIM은 엔지니어가 소프트웨어의 제약에 시간을 소비하는 대신, 더 나은 제품을 설계하고 더 빠르게 의사결정을 내리며 더 혁신적인 제품을 개발할 수 있도록 지원하는 새로운 제품 개발 패러다임입니다.

설계와 시뮬레이션이 분리된 환경의 반복 작업과 데이터 단절은 제품 개발 속도를 늦추는 주요 요인입니다. 이제 설계 단계부터 시뮬레이션을 활용하고, CATIA와 SIMULIA를 연결해 더 빠른 검증과 효율적인 설계 탐색을 시작할 때입니다.

귀사의 산업과 개발 환경에 맞는 3DEXPERIENCE 기반 CATIA · SIMULIA 및 MODSIM 활용 전략을 VPK가 함께 제안해 드리겠습니다.