기업의 시제품 제작에 꼭 필요한 '컴퓨터 시뮬레이션'

자동차, 노트북 등의 제품을 개발하는 과정에서 가장 비용과 시간이 많이 드는 과정이 시제품의 제작과 테스트다.  수작업으로 이 과정을 하면 시간과 비용 소모가 만만치 않다. 테스트를 만족하지 못하면 다시 제작해야 한다.

이런 소모를 줄이는 가장 효과적인 방법이 바로 '컴퓨터 시뮬레이션'(컴퓨터를 활용한 모의실험)이다. 그래서 컴퓨터 시뮬레이션이 공학 설계의 핵심으로 되고 있다. 최근 컴퓨터 시뮬레이션 없는 첨단 제품 개발은 없다고 봐도 된다.

컴퓨터 시뮬레이션으로 얻은 자동차 내의 전자파 분포, 출처: KAIST.

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그런데 기업이  컴퓨터 시뮬레이션 환경을 보유하려면 많은 투자가 있어야 한다.

먼저 강력한 병렬 컴퓨터 성능을 가진 서버 시스템을 구축해야 한다. 동시에 여러 대의 서버가 동시 병렬 컴퓨팅을 해야 시뮬레이션 시간을 줄일 수 있다.

다음으로 각종 원하는 기능을 갖는 소프트웨어를 구매해야 한다. 회로, 반도체, 전자파, 진동, 소음, 열전도 등 다양한 복합 기능을 갖는 각종 소프트웨어가 동시에 필요하다. 더 나아가 기업 내의 설계 기술자의 숫자만큼 소프트웨어 수량을 확보해야 한다.

마지막으로 이 서버 시스템과 소프트웨어를 관리하고 지원하는 전문 인력이 필요하다. 이러한 인프라를 구축하는데 수 년에서 수십 년이 걸린다. 이러한 공학용 설계 시뮬레이션 능력이 기업의 핵심 설계 경쟁력이 된다.

이러한 공학용 설계 시뮬레이션 능력을 보유하기 위한 기업의 장기간의 막대한 투자 부담을 줄이기 위해 등장한 시스템이 '공학 설계용 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업'이다. 

클라우드 컴퓨팅 서비스 기업은 고객사를 대신해 강력하고 전문적인 컴퓨터 서버, 소프트웨어와 지원 인력을 보유해 하고 있으며 고객사가 사용하는 만큼만 요금을 받는다. 컴퓨터 시뮬레이션 기술과 환경이 필요한 소규모 기업, 신생 기업들에게 사용료만 내면 언제든지 바로 이러한 인프라를 유무선 네트워크를 통하여 편리하게 이용할 수 있게 한다.

그리고 각 기업은 시뮬레이션 중에 문제가 생기면 바로 전문 인력의 도움을 바로 받을 수 있다. 그래서 미래에는 많은 공학 설계가 이러한 클라우드 컴퓨팅 시스템 서비스에 의존할 것으로 예측한다.

일반 가정에서 값비싼 정수기나 안마의자를 직접 구매하지 않고, 대여해서 사용하는 것과 같은 개념이다. 진입 장벽을 낮춘 대신에 매달 비싼 사용료를 내는 방식이다. 다르게 보면, 이러한 서비스 회사는 공학 설계 분야의 구글 또는 아마존과 같은 강력한 독점 기업이 된다.

클라우드 환경에서의 공학 설계를 위한 컴퓨터 시뮬레이션 화면, 출처: ANSYS

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이렇게 되면 미래의 첨단 기업에 필요한 공학 설계가 완전히 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업에 의존하게 된다. 이렇게 되면 많은 잠재적 문제를 갖고 있다.

먼저 대부분의 기업의 제품 개발은 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업에 기술 종속 관계에 빠지게 된다.

만일 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업이 어느 순간 서비스를 중단하면 각 참여 기업은 바로 제품 설계와 생산력을 손실하게 된다. 뿐만 아니라 클라우드 컴퓨팅 서비스 기업은 각 기업의 설계 데이터를 모두 확보하게 된다. 설계도 데이터도 종속되게 된다. 그 서비스 기업은 전세계 관련 기업이 무엇은 하고 있는지 손바닥 들여 보듯이 파악하게 된다.

더 나아가 이러한 클라우드 컴퓨팅 서비스 회사가 인공지능 기술을 보유하려 할 것이다. 그러면 설계 작업도 기술자 대신에 인공지능이 대신하게 된다. 그럼 각 기업은 완전히 경쟁력을 잃게 된다. 4차 산업혁명 시기를 맞아 공학 설계, 컴퓨터 시뮬레이션, 제품 개발도 새로운 도전에 직면해 가고 있다. 기업이 독자적인 설계 능력, 시뮬레이션 기술과 인력 확보에 실패하면 그 기업은 순식간에 사라진다.

딥 러닝 인공지능 기술을 이용한 공학 설계 개념, 출처:KAIST

joungho@kaist.ac.kr

[김정호 카이스트 전기 및 전자공학과 교수]

김정호 교수