Simcenter(심센터) 사용자 컨퍼런스인 ‘Simcenter Day 2023’이 7월 6일, 인터컨티넨탈 서울 코엑스에서 개최됐다.

SimcenterDay2023 (심센터데이2023) 은 여러 산업군에서 Siemens Digital Industries Software(지멘스디지털인더스트리소프트웨어)의 Simcenter 포트폴리오를 사용하고 있는 고객을 비롯해서, 시뮬레이션 및 테스트 분야의 전문가와 엔지니어, 학계에서 Simcenter를 사용하고 있는 고객들이 참석해 Simulation 및 Testing 분야의 최신 기술 및 솔루션에 대한 정보와, 업계 모범사례를 공유하는 글로벌 행사로, 전 세계 주요국가에서 개최된다.

이번 행사에서 지멘스는 고객들이 현재 당면하고 있는 과제를 해결하기 위한 해답으로서 디지털화를 재차 강조하는 한편, 배터리 성능 설계에 있어서 심센터가 어떻게 도움을 줄 수 있는지 설명하고, 지멘스는 배터리 설계부터 생산까지 일관된 솔루션을 제공하고 있는 유일한 엔드 투 엔드 기업이라는 점을 강조했다.

 

<취재 최교식 기자 cks@engnews.co.kr>

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행사장 전경 (사진 지멘스디지털인더스트리 소프트웨어)

심센터는 지멘스의 모든 시뮬레이션과 테스팅을 총괄하는 브랜드로서, CSM, FEA, CFD, 다물체 동역학, 컨트롤, 물리적 테스트, 시각화, 다분야 통합설계, 데이터 분석학 등의 기술이 통합되어, 지멘스의 예측 엔지니어링 분석 비전을 실현한다.

이날 함께 개최된 미디어 브리핑을 통해, 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어의 마우리지오 파로디(Maurizio Parodi) 전략적 고객 관계 부문 부사장은 현재 산업계에서 직면하고 있는 도전과제로는 어떤 것이 있는지, 이런 난제를 해결하기 위해 현재 가용한 기술은 어떤 것이 있는지, 미래에는 어떤 기술이 가능한지에 대해 발표했다.

마우리지오 부사장은 엑센추어 보고서 결과를 토대로, 업계 임원들은 제품혁신, 제품 맞춤화, 지금은 존재하지 않는 신제품 출시, 이 3 가지 주요요소들이 혁신을 추진하고 있고, 제품개발을 주도하고 있는 것으로 생각한다고 말했다.

또, 고객들은 현재, 시간과 자원을 투자해서 인테그레이션하려고 하고 있는데, 인테그레이션이라는 것은 구성요소들을 하위 시스템으로 조립을 하고, 하위 시스템을 최종 시스템으로 조립하고, 최종 시스템을 최종제품으로 조립하는, 개발 프로세스에서 늦게 발생하는 이슈라고 말하고, 이를 해결할 수 있는 답은 디지털화라고 말했다.

 

디지털화에 성공하기 위한 2가지 요소, 디지털 트윈과 디지털 스레드 

 

마우리지오 부사장은 디지털화라는 것은 가상세계와 현실세계가 연결되는 것을 의미한다고 말하고, 이 디지털화에 성공하기 위해서는 절대적으로 필요한 2가지 요소가 있다고 설명했다.

 

 

 디지털화에 성공하기 위한 2가지 요소

 

그중 하나가 디지털 트윈(Digital Twin)으로, 이것은 약간 특별한 의미의 디지털 트윈이다. 즉, 신뢰할 수 있는 디지털 트윈이어야 하며, 포괄적(Comprehensive) 또는 완전한 디지털 트윈이어야 한다. 두 번째 요소는 디지털 스레드(Digital Thread)인데, 이 디지털 스레드라고 하는 것은 개념 구상부터 다양한 제품 라이프사이클을 거쳐서 용도폐기하는 단계에 이르기까지 즉, 제품의 전체 수명주기에 걸쳐 데이터가 원활하게 흐를 수 있는 것을 의미한다. 그는 디지털 여정에 성공하기 위해서는 이 2가지 요소가 혁신적이고 중요하다고 얘기했다.

이어 디지털 엔터프라이즈를 성공적으로 하기 위해 절대적으로 필요한 3대 축이 있는데, 그중의 하나가 DT(Digital Twin)라고 말했다. 신뢰할 수 있고 포괄적인 DT가 필요한데, 여기서 ‘포괄적이다, 완전하다’라고 하는 의미는 컨셉에서부터 시작해서 설계, 엔지니어링, 생산, 운영, 용도폐기에 이르기까지 제품의 전체 수명주기를 커버할 수 있어야 된다는 의미를 가진다.

두 번째 축은 유연하면서 적응 가능한 접근법을 가져가는 것이다. 그 이유는 DX(Digital Transformation)라고 하는 것이 모든 기업에게 천편일률적인 방법으로 진행되는 것이 아니기 때문이다. 기업마다 각기 서로 다른 프로세스를 가지고 있기 때문에, 디지털 엔터프라이즈로 나가는 여정에 있어서, 현 상태에서부터 지향하는 지점인 디지털 엔터프라이즈로 가는 데 있어 신중을 기할 필요가 있다. 그렇기 때문에 맞춤화 가능하고, 적응 가능한 접근법이 필요하다.

세 번째 축은 유연하면서 개방형의 생태계를 파악하고 그 안에서 업무를 진행하는 것인데, 이것이 중요한 이유는 디지털 엔터프라이즈 전환과정은 단지 그 회사에만 영향을 미치는 것이 아니기 때문이다. DX 여정을 할 때는 당연히 자사의 모든 부서가 영향을 받겠지만, 해당기업의 고객사, 공급업체, 파트너사들에게도 영향을 미치고, 생태계에도 영향을 미치기 때문이다. 따라서 유연성과 개방성을 높일 필요가 있다.

 

디지털 엔터프라이즈를 성공적으로 하기 위해 절대적으로 필요한 3대 축 

 

엑셀레이터(Xcelerator)의 중요한 축 중의 하나인 심센터

 

지멘스는 고객들이 중요하다고 생각하는 이러한 3대 요소를 지멘스 엑셀레이터(Xcelerator) 플랫폼의 축으로 삼았다. 이 엑셀레이터의 중요한 축 중의 하나가 바로 심센터다.

마우리지오 부사장은 엔지니어링 분야에서는 고객이 성공적으로 디지털로 전환하기 위해 필요한 4가지 기본요소가 있다고 말했다.

첫 번째는 시뮬레이션과 테스팅 분야에 있어서 업계 최고기술에 접근할 수 있어야 한다는 것이다. 시뮬레이션과 테스팅이 왜 중요할까?

첫째, 시뮬레이션의 경우, 점점 더 중요도가 높아지고 있고, 빠르게 이루어지고 있고 신뢰도도 훨씬 높아지고 있다. 하지만 혁신의 한계를 테스트하는 과정에 있어서 때때로 시뮬레이션이 여전히 역할을 입증해야 하는, 즉 개선의 여지가 있음을 발견할 때가 있다. 그래서 물리적인 시험에 의존해야 하는 경우가 있는데, 이 부분에 있어서 시뮬레이션과 테스트라고 하는 주요요소들이 따로따로 존재해서는 안 되고, 딱 붙어서 같은 플랫폼 안에서 같은 프로세스에서 통합이 되어있어야만 한다(가상 시뮬레이션 및 물리적 테스트의 통합).

두 번째 요소는 고객들이 디자인하고 엔지니어링하고 생산하는 제품이 복잡한 메카트로닉 시스템인 것과 연관이 있다. 그렇기 때문에 설계하고 엔지니어링함에 있어서 보다 다합지적(Multi disciplinary)인 엔지니어링 환경에 의존할 수 있어야 하는데 이것이 바로 다중 속성을 가진 운영이다(Multi disciplinary Engineering).

세 번째 요소는 때때로 저평가되기도 하는 요소인데 산업에 대한 전문지식과 모범사례다. 고객들의 얘기를 들어보면 시뮬레이션과 테스팅에 잇어서 당연히 최고 수준의 기술이 있어야겠지만, 그다음으로 중요한 것은 업종별 전문성을 가진 사람, 그리고 공유할 수 있는 모범사례를 가진 인재들이 중요하다는 것이다. 그리고 지멘스는 엔지니어링 서비스와 커스토머 팀을 통해서 이런 것을 제공하고 있다.

마지막 요소는 엔지니어링 세계에서 일어나는 것과 디지털 엔터프라이즈가 되기 위해, DX 여정을 출발한 큰 그림과 엔지니어링팀이 연결이 되어야 한다는 것이다(전체 제품 수명 주기에 통합).

 

 

엔지니어링 분야에 있어서 성공적으로 디지털 전환을하기 위해 필요한 4가지 요소

 

배터리 성능설계에 있어서 심센터가 어떻게 도움을 줄 수 있나?

 

마우리지오 부사장에 이어 패트릭 니븐(Patrick Niven) 유체 및 열 제품 관리 부문 이사가 발표를 진행했다.

패트릭 이사는 디지털화, 그리고 프로세스에 관련된 내용을 발표했는데, 특히 배터리성능설계 에 있어서 심센터가 어떻게 도움을 줄 수 있는지에 대해 중점적으로 설명했다.

배터리로 구동되는 전기차는 배터리이기 때문에, 안전성, 원가, 성능, 소재와 같은 엔지니어링 부분에 있어서 여러 가지 어려움이 있다.

현재 배터리 시장은 건전하게 성장세를 보이고 있다. 애널리스트들이 제공한 지표들을 보면, 배터리 시장은 연평균 성장률이 30%를 초과하며, 2026년에는 총매출이 10억 달러(13조 시장)의 규모가 될 것이고, 2030년까지는 많은 캐퍼가 요구될 것으로 보인다. 그리고 배터리 구동 전기차 부분에 있어서, 배터리 공급망은 앞으로 15개의 소수정예 주요 밴더들이 주도할 것으로 예상된다.

내연기관의 경우는 서서히 진화를 했고, 100년이 넘는 세월을 통해 발전을 했지만, 배터리 구동 전기차의 경우는 빠르게 변화를 겪고 있다. 이 시장에 참여하고자 하는 업체에게 있어서 해결해야 되는 문제는, 빠르면서 짧은 기간 내에 큰 캐퍼를 요구하고 있는 시장의 니즈를 충족하기 위해 어떻게 하면 상위 15개 밴더 중의 하나가 될 수 있느냐 하는 고민이다.

패트릭 이사는 심센터 포트폴리오는 고객들이 배터리 업계 상위 15개 밴더 중의 하나가 될 수 있도록 지원한다고 피력했다.

 

 

심센터 솔루션

 

 

심센터 포트폴리오가 고객들이 이와 같은 목적을 달성을 할 수 있도록 지원을 한다는 것이다.

이를 위해 디지털화와 보다 많은 시뮬레이션을 사용한다는 것이 지멘스가 제시하는 해답이다.

고객들이 시뮬레이션을 사용할 수 있는 방법은 설계에 대한 성능 검증, 생산, 공장운영 등 여러 가지가 있는데, 이번 미디어 브리핑에서는 성능개발에 관해 발표가 진행됐다.

위 그림은 전체 배터리 개발 프로세스에 걸쳐서 시뮬레이션을 사용할 수 있는 프로세스 단계를 보여주고 있다.

셀(Cell) 개발을 보면, 자동차 업계에서 시뮬레이션을 대대적으로 사용하고 있고, 기존의 배터리 설계보다 높은 충실도(피델리티)를 원하고 있다. 이런 피델리티를 가지고 3D이면서 전기화학적이고 열 같은 속성을 모두 다 각각의 3D에서 적용할 수 있도록 하는 것이다.

열 관리 같은 경우는 배터리 구동 전기차에 있어서 기본적인 요소인 안전성과도 연관이 있는 중요한 요소다. 지멘스 포트폴리오의 경우 상세한 시뮬레이션을 통해서 일명 열 폭주라고 하는 현상을 다룰 수 있도록 해주는데, 이를 통해서 재앙급의 고장이나 오작동이 발생했을 때 어떤 식으로 시뮬레이션이 되는지 보여주고, 그리고 어떻게 하면 승객이 차량을 탈출할 수 있는지 등의 내용들을 다루고 있다.

그리고 중요한 것은 부분이나 하위 시스템만을 봐서는 안 된다는 것이다. 고객이 사용하는 전체 제품 성능 관점에서 바라 봐야 되고, 배터리를 설계할 때도 전체 자동차와 통합된 관점에서 봐야 한다. 승객의 쾌적함이라든지, 주행거리 등도 설계단계부터 함께 고려를 해야 된다는 것이다.

심센터를 통해서 시스템 시뮬레이션을 사용한다고 하면 다음과 같은 것들을 할 수 있다. 예를 들어 온후한 기후대의 지역에서 어두운 색깔을 가진 내장 차량의 경우, 만약에 배터리 구동 전기차라고 하면 주행거리가 어떻게 나올 것이고, 추운 기후일 때 밝은 색상으로 내장을 했을 때 주행거리가 어떤 영향을 받는지, 이런 것들에 대한 답을 얻을 수 있는 것이다.

구조적으로 봤을 때 배터리를 차량에 통합해야 하는데, 이때 패키징 디자인도 중요하고, 어떤 식으로 배터리가 차량에 탑재되는지 하는 점도 중요하다. 이런 의미에서 NVH를 이해하는 것도 중요하고, 기계적인 강성에 대한 이해도도 중요하다. 심센터의 경우 메커니컬 포트폴리오가 있어서, 예를 들어 소재, 형상, 레이아웃, 하우징 관련된 조건들과 같은 변수들을 가진 여러 가지 다양한 디자인에 대해 조사를 할 수 있도록 지원한다.

 

미래의 기술과 심센터

 

다음기술에는 무엇이 있을까? 이는 심센터와 관련해서 지멘스가 무엇을 해야 되는 지와 연관이 있다.

첫 번째는 쉬프트 레프트(Shift Left) 관점이다. 디자인 사이클에 있어서 앞단에서 시뮬레이션을 사용하는 것을 장려한다는 것이다. 이것은 변경사항이 있을 때 나중에 변경했을 때보다 앞단에서 변경하면 비용을 줄일 수 있다는 의미이고, 디자인에 사용되는 소재 같은 것들도 시뮬레이션해볼 수 있다는 의미다다.

또 한 가지는 고객들이 쉬프트 라이트(Shift Light)할 수 있도록 도와줘야 하는데, 이는 귀중하게 얻은 시뮬레이션 데이터를 가지고 실행 가능한(executable) 디지털 트윈(xDT)을 구축할 수 있도록 지원을 하는 것이다. 예를 들면 배터리 팩에 들어있는 모든 셀에 대해서 즉각적으로 각각 셀의 온도가 어느 정도인지 알 수 있도록 디지털 트윈을 구축하는 것이다. 실제로 이런 셀들은 한 팩에 수십 개, 수백 개까지도 들어갈 수 있는데, 하나하나에 센서를 부착해서 측정하는 것은 합리적이지 않기 때문에, 이걸 디지털하게 시뮬레이션 하는 것이다.

 

 

시뮬레이션 데이터를 가지고 인사이트를 실행 가능하게 만들기 위해, 실제 자산 내에서 또는 실제 자산과 함께 xDT를 배포한다.

 

그리고 디지털 스레드라고 할 수 있는 전체 워크플로우에 있어서 성능개발을 좀 더 맞춤화하고 적응 가능하도록 하는 것이 필요하다. 그래서 각각의 고객의 니즈에 맞게끔 좀 더 유연성을 높여야 할 것이고, 데이터가 한 단계에서 다음 단계로 매끄럽게 흘러갈 수 있도록 해야 하면서도, 시뮬레이션의 업스트림과 다운스트림에서 데이터를 재사용할 수 있도록 도와줄 필요가 있다

마지막으로 패트릭 이사는 지멘스 포트폴리오는 전반적으로 클라우드 기반 오퍼레이션 쪽으로 이동을 하고 있다고 말했다. 그 이유에 대해 코로나19때도 봤지만 더 이상 고객들은 한곳에서, 같은 사무실에 모여서 근무하지 않고, 원격으로 분산된 환경에서 근무하고 있고, 언제 어디서나 정보와 시뮬레이션에 대한 접근성을 원하고 있기 때문이다.

 

 

 

 

<Q&A with Siemens Digital Industries Software>

 

 

“지멘스는 배터리 설계부터 생산까지 일관된 솔루션을 제공하고 있는 유일한 엔드 투 엔드 기업”

 

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 마우리지오 파로디 부사장·패트릭 니븐 이사·오병준 한국지사장

 

 

 

 

지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 마우리지오 파로디 부사장 (사진 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어)

 

 

 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 패트릭 니븐 이사 (사진 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어)
 

 

 

오병준 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어 한국지사장 (사진 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어)

 

 

Q1. 지멘스가 심센터라는 브랜드로 시뮬레이션과 테스트 포트폴리오를 하나로 통합한 지 수년이 지났다. 이 통합을 통해 얻게 된 중요한 이점은 무엇인가?

(마우리지오 파로디) 심센터가 고객에게 제공하는 주요한 이점은 디지털 엔터프라이즈로 전환하는 과정을 지원한다는 것이다. 다양한 솔루션들을 하나의 종합적인 플랫폼으로 묶어 고객들이 4가지 전략적인 질문에 대한 답을 찾을 수 있도록 돕고 있다.

첫 번째는 복잡성을 모델링하는 것이다. 고객들의 입장에서 프로토타입 제작은 많은 시간과 비용이 소모되기 때문에, 프로토타입 제작 이전에 문제를 미리 해결하고 싶어한다. 그래서 우리가

복잡성을 모델링할 수 있다면, 개발 단계에 있을 문제를 미리 예측할 수 있다.

두 번째는 여러 가지 가능성을 탐색할 수 있는 기회를 제공하는 것이다. 고객들이 설계에 관련해 보다 확신을 가지고 의사결정을 할 수 있도록 돕고 싶다. 신제품의 컨셉 단계에서부터 여러 가지 옵션을 검토하는데, 고객은 그중에서 자신의 제품에 가장 적합한 시스템 아키텍처가 무엇인지 알고 싶어한다. 심센터에서는 ‘지능형 탐색 설계 공간(Intelligent Exploration of Design Space)’을 통해 이를 도와주고, 예상하고 기대한 성능에 가장 최적의 시스템 아키텍처를 찾을 수 있도록 한다.

세 번째는 ‘타임 투 마켓’을 단축한다는 것이다. 여기에는 두 가지 측면이 있는데, 첫 번째는 순수한 계산 측면에서 시간을 단축한다. 지멘스는 현재 클라우드 HPC를 고객에게 제공하고 있다. 두 번째는 프로세스 중심의 단축이다. 고객들은 통합된 워크로드를 원한다. 통합된 워크로드가 있으면 전반적인 프로세스가 진행된다. 알고리즘이 아닌 프로세스 자체를 바꿔 속도를 높이는 것이다.

네 번째는 통합된 상태를 유지하는 것이다. 제품은 여러 성능을 갖추는데, 이 성능끼리 서로 상충하는 트레이드오프가 발생할 수 있다. 하나의 성능을 최적화하면 다른 성능에 부정적인 영향을 미치기 때문에 적절한 균형이 필요하다. 이를 위해 ‘다중 속성 최적화(multi-attribute optimization)’를 해야만 한다. 여기에는 협업이 중요한데, 위 요소들이 연결되고 통합되어야만 설계와 관련된 의사결정을 할 때 각 성능 간의 영향을 평가할 수 있기 때문이다.

이런 4가지 요소들이 심센터라는 큰 프레임 혹은 브랜드 안에 모든 솔루션들을 통합함으로써 얻게 되는 이점이라고 할 수 있다. 이 기술들은 각각 단절된 것이 아니라 타이트하게 연결되어 있어 시너지를 극대화할 수 있다.

(패트릭 니븐) 하나의 포트폴리오란 고객들에게 솔루션을 제공하는 파트너가 되고 싶다는 것을 의미한다. 단순하게 소프트웨어를 하나하나 판매하기보다 고객들에게 파트너로서 전체적으로 솔루션과 서비스를 제공하고 싶다. 물론 각각의 솔루션을 판매하는 것도 가능하지만 심센터를 통해 실제로 고객들이 직면한 문제를 해결하는 파트너가 되고 싶다.

 

Q2. 배터리는 최근 전 산업계의 핵심 이슈인데, 다른 기업들이 배터리 산업에 제공하는 가치와 비교해 지멘스는 고객에게 어떤 차별화된 가치를 제공할 수 있나? 또, 한국은 배터리 강국이다. 본사에서는 한국 시장에 어떤 기대를 하고 있으며, 한국의 배터리 시장 확대를 위해 어떤 지원을 할 계획인가?

(패트릭 니븐) 심센터는 시장에 나온 배터리 설계, 해석과 관련해서 유일하게 엔드 투 엔드 솔루션을 제공하는 브랜드다. 분자 화학을 사용하면 배터리 설계 혹은 차세대 배터리 설계를 할 때 소재들을 평가할 수 있다. 배터리 폐기, 재활용 가능성, 운영 단계, 제조방법까지 평가할 수 있다. 따라서 경쟁사가 가지지 못한 지멘스의 유일한 엔드 투 엔드 포트폴리오라고 생각한다.

(오병준) 지멘스는 포트폴리오상에서 분자부터 셀, 팩, 열, 구조, 테스트까지 가지고 있어서 설계를 해석하고 검증까지 하는 유일한 기업이다.

배터리 산업은 글로벌하게 가장 빨리 성장하고 있는 산업이다. 지멘스DISW와 공장 자동화와 관련된 지멘스 DI(디지털 인더스트리), 이 두 조직이 힘을 합쳐 배터리 산업 성장을 타게팅하는 다양한 전략을 구상하고 있다.

지멘스는 설계부터 생산까지 일관된 솔루션을 제공하고 있는 유일한 엔드 투 엔드 기업이다. 향후 3년간 배터리 시장이 3~5배 성장할 것이라 기대하고 있고, 한국 시장도 최소 3년 내에 2~3배 이상 성장할 것으로 기대하고 있다. 내부적으로도 한국의 셀 생산업체, 팩 생산업체, 자동차 업체 등 관련된 업체에 일관된 에코시스템을 타게팅해서 50여 개 기업들을 선택했다.

지멘스는 셀, 장비, 소재라는 3가지 분야를 타게팅하고 있다. 배터리 장비, 소재, 생산 이외에 새로운 사업을 원하는 기업들도 많다. 총 200여 개의 기업들이 있으며, 이들이 세계적으로 성장할 수 있도록 지멘스가 기술지원과 파트너십을 추진할 계획을 가지고 있다.

(마우리지오 파로디) 한국 배터리 시장은 빠르게 성장하는 중요한 시장이란 것을 인지하고 있으며, 한국 지사도 훌륭한 성과를 내고 있고 노력하는 것을 알고 있다. 지멘스 DISW는 전체적인 프로세스가 출범할 수 있도록 지원할 준비가 되어있다.