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by 글치 Dec 16. 2020

적절한 시뮬레이션 시간은?

(Computer Aided Engineering) CAE는 제품 개발과 공정 개발 및 최적화의 툴로 이미 잘 활용되고 있다. 최근의 CAE 소프트웨어들은 어마어마한 발전을 했고, 거의 안되는 시뮬레이션이 없다고 할 수 있을 정도다. 그러나 얼마나 잘 활용 되느냐의 문제는 여전하다. 정확성과 신속성에 대한 이슈가 항상 발생한다.

결과가 얼마나 잘 맞아요? 가장 많이 듣게 되는 질문이다. 얼마나 맞춰드려요? 라고 반문하기도 한다. 결과의 정확성이라는 것은 어떤 목표로 어떤 데이터를 갖고 시작하느냐에 따라 달라진다. 이 이야기는 다음 글에서 다루고자 한다. 어느정도 참고가 될 만한 이전 글이 있다.

2012/12/24 - [STORY/시뮬레이션] - CAE 도입 실패의 이유

2012/01/05 - [STORY/시뮬레이션] - [Material property] 물성의 중요성.

이번 글에서는 결과의 정확성보다는 "결과가 언제 나와요?" 라는 FAQ에 대한 이야기를 하고 싶다. 어느정도 CAE의 특성을 이해하고 활용이 된다 싶으면 이제는 시간 싸움? 이다. 시뮬레이션에 소요되는 해석 시간은 곧 비용이다. 하루가 단축된다면, 그만큼 제품 출시일이 앞당겨지는 효과가 있기 때문이다. 모 기업은 모든 시뮬레이션을 하루 안에 결과가 나오게 하는 것을 목표로 한다고 들었다. 매우 합리적인 접근일 수 있다고 본다.

시뮬레이션 결과는 하루에 나올 수도 있고 한달 후 나올 수도 있다. 이것은 어떻게 시뮬레이션을 위한 모델링을 하느냐에 달려 있다. 시간 단축을 위해서는 과도한 상세함을 버리는 것 이것이 필요하다. 가장 중요한 결과물을 얻기 위한 가장 단순한 모델링이 필요하다.

대문호인 생텍쥐페리가 '완벽함이란 더이상 더할 것이 없는 상태가 아닌 더이상 뺄 것이 없는 상태'라고 말했다.

좀 어색하긴 하지만 시뮬레이션을 위한 모델링도 비슷하다. 수학적인 가정이나 엔지니어링 센스를 통해서 뺄 것은 과감히 빼는 것이 필요하다. 권하고 싶은 것은 세가지이다.

1. 참고 문헌 연구: 많은 시뮬레이션과 실험이 이미 진행된 경우가 많다. 그럴 때는 참고 문헌을 통해서 경향이나 수식 혹은 계수 등을 얻을 수 있다. 결국 같은 연구를 한 번 더 진행하는 것에 불과한 일에 시간비용을 투입한다면 큰 손해 일것이다.

2. 엑셀을 이용한 예측: 알고 있는 데이터 즉 물성이나 공정 조건 등을 모두 넣고, 예측하고자 하는 값을 러프하게 계산해보는 것은 엑셀로 충분히 가능하다. 1번의 참고 문헌을 통해서 실험식이나 유사 케이스의 결과 테이블 등을 얻을 수 있다면 엑셀로 모델링하는 일에 큰 도움이 된다. 그리고 엑셀을 통해서 충분히 경향성 등을 파악해 볼 수 있는 경우가 많다.

3. 통계 툴을 이용한 해석 케이스 설계: 실험계획법(DOE)를 이용하여 정말 필요한 해석만을 진행 해야한다. 예측하고자 하는 결과치를 얻을 수 있는 최소한의 해석을 진행하는 것이 진정한 엔지니어링! 이다.

해석 시간은 곧 비용

시간을 절약하기 위해서 어떤 것들은 가정을 과감히 해야 한다. 그러나 가정을 너무 많이 하는 것 또한 위험하다. 해에 대한 신뢰도에 문제가 생기기 때문이다. 오컴의 면도날이라는 개념이 있다. 위키백과를 참고할 수 있다. 오컴의 면도날 - 위키백과, 우리 모두의 백과사전 (wikipedia.org)

"많은 것들을 필요없이 가정해서는 안 된다" (Pluralitas non est ponenda sine neccesitate.)

"더 적은 수의 논리로 설명이 가능한 경우, 많은 수의 논리를 세우지 말라."(Frustra fit per plura quod potest fieri per pauciora.)

더 이상 설명이 필요 없을 정도로 잘 정리되어 있다. 해석 모델링에서 가정을 어느정도 선까지 해야 할지. 어떤 가정은 가능할지 어떻게 판별해야 할까? 그런 이야기를 다음 글에서 해볼까 한다.