COMPUTER AIDED OPTIMAL DESIGN

| 참여교수 인터뷰 |●INTERVIEW _ 02

edison_전산설계 전문센터 (http://design.edison.re.kr)

edison_중앙센터 (http://www.edison.re.kr) 대전광역시 유성구 대학로 245 TeL. +82-42-869-0521

전문센터장 : 한국과학기술원 해양시스템공학전공 한순흥 교수 TeL.+82-42-350-3040, +82-42-350-1540, e.shhan@kaist.ac.kr

COMPUTER AIDED OPTIMAL DESIGN

EDucation-research Integration throughSimulation On the Net

첨단 사이언스·교육 허브 개발 (EDISON)

▷ 전산설계

04_ 다양한 학제적 협력이 필요한 해양시스템의 설계와 생산에 관련된 문제를

연구분야로 다루고 있다. 다양한 종류의 최적화 기법을 기반으로, CAD와 형상 모델링,

구조 해석, operation research을 통합하여, 설계와 생산에서의 문제를 모델링하고

해결하고자 한다. 이러한 연구실의 역량을 기반으로 하여, 최적 설계에 대한 배경지식이

없는 사용자도 EDISON 플랫폼을 활용하여 자신이 생각하고 개발하고자 하는 제품 및

시스템의 최적 설계 안을 도출 할 수 있고, 이를 기반으로 학부 및 대학원 교육 그리고

제품 개발에 있어서 전산설계의 기본 인식과 활용도가 높아지고 관련 연구자들 간의

소통이 활성화 되는 좋은 플랫폼이 될 것으로 기대하고 있다.

05_ 기계/조선 분야 커리큘럼을 보면 컴퓨터를 이용하는 설계도구인 CAD 교육, 기계

요소 및 기계시스템의 이론적인 설계 교육, 최적설계 이론 등의 과목이 각각 별도로

운영되는 경향이 있고, CAD 소프트웨어의 경우에는 전문적인 해외 제품을 활용하고

있다. 전산설계센터에서는 CAD 소프트웨어와 설계교육 콘텐츠, 최적설계 프레임워크가

융합된 교육 플랫폼을 개발하여 설계교육의 질을 한 단계 업그레이드 한다.

06_ 설계관련 수업 및 신제품 개발 과제 관련 연구에 제어 및 소프트웨어 프로그래

밍의 활용이 확대되고 있고, 이를 활용해야 하는 학생들이 쉽게 사용할 수 있는 TOOL

을 개발하고자 2014년부터 EDISON 과제에 참여하게 되었다. 하드웨어와 소프트웨어

기술의 발달로 초보자도 쉽게 접근할 수 있는 Arduino Simulation관련 기본 TOOL이

소개되기도 했으나 적용 분야가 제한적이고 사용에 어려움이 있어, 본 과제를 통해

개발된 TOOL을 지속적으로 수정 보완해 가며 관련 분야 종사자에게 확대 보급 예정

이다. 시스템 개발을 통해 개발된 TOOL의 활용은 시뮬레이션 결과의 체계적인 가시

화를 통해 추상적인 결과의 이해를 증진시키는데 효과적으로 활용될 수 있기를 기대

하고 있다.

04

06

05

한국과학기술원

정현 교수

연세대학교

이수홍 교수

중앙대학교

최영 교수

http://design.edison.re.kr

연구자

전산설계

대학(원)생

시뮬레이션프로그램

사용자커뮤니티

콘텐츠

COMPUTER AIDED OPTIMAL DESIGN전산설계

01

e-Science 연구환경

연구 목표

연구 목적

- 전산최적설계 프레임워크 및 프로그램의 개발과 응용분야에 특화된 시나리오 및 융합 콘텐츠 개발

- 전산열유체/구조동역학 전문센터와 교육·연구·산업체 환경 첨단화 및 EDISON 커뮤니티 확대

- 최적설계 프레임워크 프로그램 원천기술을 확보하고, 산·학·연 협동연구 또는 기술이전을

통해 전산최적설계 프로그램의 사업화 토대 마련

연구 배경 및 필요성

- 전 세계적으로 Industry 4.0 등 제조공학 인재의 수요가 증가하고 있는 추세

- 전산설계 및 CAE의 중요성이 갈수록 커지고 있음

- 우리나라의 기계 / 항공 / 해양공학 / 산업디자인 설계 기술 수준은 선진국에 비해 미흡하며,

설계기술의 인프라 구축이 미흡하고, 산업현장과 학·연 간의 설계기반 기술의 격차가 존재

연구 기간- 2014년 7월 ~ 2019년 6월 ( 5년 )

02연구 내용

전산설계 프레임워크 개발 및 활용

- 프로그램 개발 목표 (누적) : 전산설계 분야 소프트웨어 20종 이상

- 콘텐츠 개발 목표 (누적) : 전산설계 분야 콘텐츠 70종 이상

- 전산설계 분야 기초 / 응용 / 심화 교과목 교육, 연구 활용

•전산설계 프로그램 및 콘텐츠를 활용한 교육 수행 예정, 900명 수강인원

•협력기관 및 대학을 통한 확대 : 협력기관 2개 이상 기술이전, 협력대학 6개 이상

•학회 및 설명회를 통한 확대

•사용자 커뮤니티 구성을 통한 사용자 지원 및 확대

기계 설계

분야

최적 설계

분야

인터렉티브

디자인 분야

오픈소스 캐드

기계 부품요소 설계

HIC 관련 사물 인터넷

정적/동적해석 및 설계 관련 시뮬레이션 특화 전산설계

강체 메커니즘 관련 인터렉티브 제품 설계도구

Design form Input value

COMPUTER AIDED OPTIMAL DESIGN전산설계

03연구 범위

연구 개발 추진 전략

- 1단계 : 개발 단계 ( 2014년 ~ 2016년 )

- 2단계 : 활용 및 안정화 단계 ( 2016년 ~ 2018년 )

- 3단계 : 확산 단계 ( 2018년 ~ 2019년 )

연구 개발 추진 체계

- EDISON_전산설계 전문센터

•전산최적설계 프레임워크 개발과 이를 활용한 교과목 개설 및 수업

•전산설계 분야를 포괄하는 총 3개 세부과제로 구성

유체 / 구조센터 : 유체 해석기 / 구조 해석기

• 교육

• 프레임워크 사용

• 콘텐츠 활용

•피드백

교육기관

4개 대학

전산진동해석,해석동역학

창의적 기계설계/통합설계

캡스톤 디자인

2/3D 캐드

수강인원 : 200명

콘텐츠

메뉴얼

튜토리얼

시나리오

워크플로우

기타 활용 콘텐츠

외부기관

산 업 체

한국선급

삼원밀레니어

연구개발 전문 엔지니어링

컨설팅 업체

전산설계 센터

프레임 워크모듈간

인터페이스

사용자

인터페이스

전처리기오픈소스캐드

HIC

후처리기최적화모듈가시화모듈

총괄 (KAIST)

EDISON 전산설계 교육센터 협력 기관 및 기업

•EDISON 전산설계센터 설립 및 운영 / 전산설계 프레임워크, 콘텐츠 관리

• EDISON 전산열유체 / 구조동역학 전문센터와 협력체계 구축 및 사업 수행

•대학과 산업체와의 협력 / 사용자 커뮤니티 확산

한국선급

•전체 시스템 자문 및 검증

• 프레임워크 방향성 제시 및 타당성 검토

삼원밀레니어

• 전산설계 프로그램 사업화 및 상용화 관련 자문기업

연계 교육기관

• 6개대학

• 수강인원 200명

1세부 (KAIST, 중앙대)

•제품설계 시스템 개발

•참여기업 관리

2세부 (한양대, KAIST)

• 전산설계 프레임워크 내 최적화 모듈 중점 개발

• 구조 최적설계 콘텐츠 라이브러리 구축

3세부 (KAIST, 연세대)

• 인터렉티브 제품 디자인 특화 전산설계 시스템 개발

• 웹기반 다수 임베디드 시스템 프로그래밍 설계 시스템 개발

04시뮬레이션 프로그램 및 콘텐츠

시뮬레이션 프로그램과 콘텐츠의 개념 및 구조도

initial ballast water plan

estimation of object value(F) estimation to Trim, Heel, draft

Real system : oFd

Change Ballast water plan (steepest decent method) FFM model or Metamodel

optimal Ballast water plan

is Accuracyacceptable?

F<threshold

Implementation Measurement

Yes

Yes

No

No

Triggering metamodelOptimization

1단계 ( 2·3차년도 ) 활용 현황

•2015년 2학기 : 전국 4개 대학, 5개 학과, 6개 강좌, 105명 활용

•2016년 1학기 : 전국 4개 대학, 4개 학과, 4개 강좌, 135명 활용

•2016년 2학기 : 전국 4개 대학, 5개 학과, 6개 강좌, 135명 활용

•2017년 1학기 : 전국 4개 대학, 4개 학과, 4개 강좌, 100명 활용

2단계 ( 4·5차년도 ) 활용 현황

•2017년 2학기 : 전국 4개 대학, 5개 학과, 5개 강좌, 100명 활용

• 2018년 1학기 : 전국 4개 대학, 4개 학과, 4개 강좌, 130명 활용

•2018년 2학기 : 전국 4개 대학, 5개 학과, 6개 강좌, 160명 활용

•2019년 1학기 : 전국 4개 대학, 4개 학과, 4개 강좌, 160명 활용

기계부품요소설계 HIC 관련 시뮬레이션 특화 전산설계

K A I S T•학과 : 해양시스템공학전공•교과목 : 해양지식설계시스템, 해양 가상현실 시뮬레이션, 조선해양PLM

•담당교수 : 한순흥

중앙대학교• 학과 : 기계공학부•교과목 : 기계공학 프로젝트, 제품공학설계•담당교수 : 최영

한양대학교•학과 : 기계공학부•교과목 : 기계공학종합설계, 기계설계입문, 기계요소설계, 기구학

•담당교수 : 윤길호

K A I S T•학과 : 해양시스템공학전공•교과목 : 해양플랜트 FEED 설계 개론,해양시스템 설계•담당교수 : 정현

K A I S T•학과 : 산업디자인학과•교과목 : 인터랙션 디자인•담당교수 : 남택진

연세대학교• 학과 : 기계공학부•교과목 : 주니어세미나, 창의설계프로젝트,설계 및 생산공학•담당교수 : 이수홍

INTERVIEW전산설계

05강의 활용 예제

Mobile Habour

Block Coefficient CB

offshore Wind Power Generator

Parametric ship design

Molded Volume(insidehull plating)

Block Coeffcient

= LBTCB Length L, Beam b, Draft T

Notation:∆=weight [t]

=volume [m3]

CB= /(LBT)

∆

∆

∆

Undenwater Hull Form

| 참여교수 인터뷰 |

01_ 전산설계기술은 적은 원가 구성비에 비해 고 부가가치를 창출하는 산업 경쟁

력의 주된 요소이며 현재 우리나라에서 꼭 필요한 기술입니다. 아직은 부족하지만

우수한 국내인적 자원에 기반하여 세계적인 수준으로 발전할 수 있으며 앞으로 우리

나라의 산업경쟁력의 주된 요소가 될 것입니다. 저는 전산설계 전문센터장으로 센터의

비전달성과 성공을 위해 책임감을 가지고 정교한 평가지표 수립과 이에 근거한 경쟁

체제를 도입하겠습니다. 이를 통하여 설계인력양성, 산학연 협력 강화 등의 목표를

달성해나가는데 최선의 노력을 다할 것입니다.

02_ 인터랙션 디자인 전문가로서 사용자에게 만족스러운 경험을 제공하는 신제품

개발을 위한 방법, 도구, 사례 개발 연구를 수행하고 있다. EDISON 사업의 일환으로

사물인터넷, 지능형 로봇, 인체착용 제품 등의 인터랙티브 제품 및 시스템에 특화된

전산설계 소프트웨어 개발 및 직관적 사용자 인터페이스 연구를 담당하고 있다. 공학에

기반을 둔 디자인 학과, 혹은 디자인 지향의 공학 전공의 학사 과정의 인터랙션 디자인,

피지컬 컴퓨팅, 인터랙티브 미디어 디자인, 캡스톤 디자인 등의 교과목에서 활용하는

전산설계 소프트웨어를 개발한다. 하드웨어와 소프트웨어가 통합된 스마트 제품

개발을 다루는 교육 및 산업계에서 설계 초기 단계에 효과적으로 활용하는 것을 목표로

한다.

03_ 현재의 전산설계기술은 설계기술의 전문성, 고가의 상업용 프로그램 사용

등의 문제로 인해 여러 제약이 따릅니다. 더구나 최적설계기술은 그 접근성이 일반적인

설계기술에 비해 상당히 떨어지는 것이 사실입니다. 따라서 EDISON 사업은 설계자들이

조금 더 편리하게 전산설계기술을 이용하게 합니다. 저는 전산설계기술 프로그램의

핵심이 될 해석 및 설계코드에 대한 담당자이자 최적설계를 연구하는 한 명의 엔지니

어로서, 현재의 전산설계기술의 문제점을 해결해야 된다는 책임감을 가지고 있습니다.

향후 사용자들이 사용하기 용이하도록 기존의 코드보다 조금 더 일반화되고 편리한

코드 기반의 프로그램을 개발하는 데에 최선을 다할 것입니다.

01

03

02

한국과학기술원

한순흥 교수

한양대학교

윤길호 교수

한국과학기술원

남택진 교수