산업 분야에서 3D 솔루션의 이점

생산 속도의 향상, 비용감소, 그리고 효율성 확보

산업 자동화 분야에서 3D 솔루션은 가상 공장, 시뮬레이션, CAD, 협업 등에 두루 활용되고 있다. 공장 자동화 및 설비 분야에서도 3D 솔루션을 통해 설계 및 시뮬레이션 되기 때문에 안전성과 비용, 제품 출시 기간 등의 측면에서 미리 예측하고 절감할 수 있다. 분명 앞으로의 3D 확대는 계속될 것이며, 지속적인 3D 기술 발전과 더불어 산업현장의 효율성과 비용 감소 역시 긍정적인 방향으로 꾸준히 지속될 것이다.
 

글·이진수 기자(LJS@motioncontrol.co.kr)

제조산업에서의 비즈니스 전략은 신제품 개발, 공용화 및 재사용, 지식관리, 생산효율성 증대로 요약할 수 있다. 구체적으로 보면, 데이터 흐름 관리, 설계 생산성 증대, 원가 관리, 데이터 최신 버전관리, 부분적 설계자동화, 앞선 기술력과 세계일류 업체들과의 경쟁할 수 있는 시스템 및 인력의 보유, 빠른 대응, 증명 가능한 설계자료 등의 과제 해결이 그것이다.

이러한 과제의 해결을 위해 제조기업들은 기존의 2D 시스템의 한계에 따른 해결 방안으로 3D을 중심으로 데이터 생성 및 운영을 고려하게 된다. 궁극적으로 3D 솔루션의 도입을 통해 설계기간 단축, 3D 환경 대응, 모델 테스트 자체 해결 등의 생산성 향상과 매출증대, 이익증대를 실현하게 된다.

2D에서 3D로 전환
산업현장에서의 3D 적용 확대

산업 자동화 분야에서 3D 솔루션은 가상 공장, 시뮬레이션, CAD, 협업 등에 두루 활용되고 있다. 제품의 설계 단계에서 2D가 아닌 3D로 제품을 설계하고, 이 설계 정보는 다시 제품을 테스트하고 시뮬레이션에 적용된다. 제조에 필요한 환경, 즉 공장 자동화 및 설비 분야에서도 3D 솔루션을 통해 설계 및 시뮬레이션 되기 때문에 안전성과 비용, 제품 출시 기간 등의 측면에서 미리 예측하고 절감할 수 있다.

자동차, 항공에 머물던 3D 솔루션이 건축, 에너지, 소비재 등 다양한 산업군으로 그 활용폭을 넓혀가고 있다. 3D 설계부터 제조 및 생산, 협업, 판매 및 마케팅에 이르기까지 3D 기술과 온라인 환경을 바탕으로 국내외 제조산업 환경이 질적 성장을 거듭하고 있다고 볼 수 있다.

2D CAD에 머물던 설계, 디자인 파트에서 3D 툴로 적극 옮겨가고 있는 추세이고, 공장 자동화나 시뮬레이션에서 3D 솔루션을 적극 활용해 제품 출시 기간을 단축하거나 원가를 절감하는 등의 실질적인 효과를 가져오고 있다.

지멘스 PLM 소프트웨어의 조경숙 차장은 “그 동안 산업기술의 발달과 함께 많은 제조산업 분야에서 2D로부터 3D로의 전환이 이루어졌다.”며, “전세계적인 추세와 비용 감소적인 측면을 고려할 때 3D로의 전환은 당연한 트렌드이며, 필수적인 요소라 할 수 있다.”고 말했다.

또한 그는 “대기업들은 이미 이를 충분히 반영하였지만 아직도 많은 기업들이 초기 투자 비용이라는 진입 장벽에 막혀 산업 전반에 흐르는 3D로의 전환 요구에 맞춰가지 못했던 것이 사실”이라며, “그러나 지난 2년간 많은 기업들이 3D 솔루션의 혜택을 받기 시작하였으며 특히 지멘스PLM의 경우 전문 설계 기업을 위한 솔루션 패키지를 따로 개발 및 구성하여 크고 작은 전문 설계 기업들로의 3D 확대가 용이한 환경을 구축하는데 노력을 기울였다.”고 설명했다.

생산 속도의 향상, 비용감소
설계 검증의 효율성 확보

2D에서 3D로의 전환이 산업 전반에 가져온 가장 큰 변화는 무엇보다 제품 설계 및 생산 속도의 향상과 비용 감소, 그리고 설계 검증의 효율성 확보라고 할 수 있다. 지금도 여전히 2D 기술이 요구되는 부분이 있겠으나 3D 기술의 도입은 기업들로 하여금 실제 제품의 형상을 미리 가상 공간에서 확인하고 설계적인 면의 오류와 불량에 대한 선행적인 검증이 가능하게 해주고 있다.

이는 이전에 시제품을 통한 검증을 거치던 단계들을 간소화하여 시간적으로나 비용적으로 효율적인 제조가 가능하게 하였고, 곧 기업들의 입장에서 비용 감소라는 이점을 얻게 하였다. 또한 신기술 및 신제품의 발표가 점점 치열해지고 있는 상황에서 속도적인 우위를 점할 수 있는 환경을 제공하고 있다.

다쏘시스템 측은 “국내에서도 풍력, 원자력, 태양광 등의 신재생 에너지 산업에 대한 투자 및 개발이 적극적으로 이루어지고 있고 의류, 식료품 등의 체계적인 제품 데이터 관리 필요성이 대두되고 있기 때문에 이들 시장에서 3D PLM 솔루션의 수요가 있을 것으로 예상된다.”고 전했다.

국내 3D 솔루션의 활용은
대기업 중심, 각 파트 별도 제품

대기업의 경우 대부분 3D 솔루션으로 제조업을 진행하고 있지만, 그에 수반된 중소기업에까지 3D 솔루션이 큰 폭으로 분포되어있진 않다. 그러나 제조산업의 설계 분야에서 2D에서 3D로 옮겨 가고 있는 속도가 점차 빨라지고 있고, 비용이나 환경 규제의 이슈에 직면한 기업 입장에서는 3D 솔루션 및 기술력에 대해 큰 관심을 가지고 있다.
 
다쏘시스템 측은 “국내의 경우 자동차, 조선, 항공 등 대형 제조산업 분야에서는 이미 차세대 3D PLM 솔루션을 논하는 단계에 왔을 정도로 3D 기술은 중추적이고 매우 중요한 혁신 솔루션으로 자리 잡았다.”며, “또한 반도체, 기계 부품 등 하이테크 산업의 많은 기업들이 글로벌 생산 기지를 많이 갖고 있으며, 3D PLM을 통한 그들과의 협업이 기업의 경쟁력을 좌우하는 열쇠가 되고 있음을 이미 인식하고 있다.”고 설명했다.

또한 “해외 제조기업의 경우에는 제품의 설계, 해석, 시뮬레이션, 가상 생산 시스템 등에 단일한 플랫폼으로 구축해 시너지를 유도하는 기업들이 많이 있지만, 국내 기업들은 대부분 각 파트별로 별도의 제품을 쓰는 경우가 많다.”며, “모든 프로세스를 동일한 플랫폼 안에서 생성하고, 관리하는 것이 실질적인 비용 절감 및 생산 기간 단축으로 이어진다는 사실을 주목해야 한다.”고 덧붙였다.

수많은 3D 솔루션이 공급되고 있고, 이미 많은 산업현장에서 사용되고 있지만 항상 문제는 적시적소에 합당한 솔루션이 구동되고 있는가라는 것이다. 아무리 좋은 솔루션을 도입하고 발 빠른 3D 전환을 한다고 하여도 각 산업 및 기업의 환경에 어울리지 않는다면 그 솔루션의 효용성을 다 활용하지 못하게 되고 이는 산업현장의 발전을 저해하는 요인이 되기도 한다.

지멘스 PLM 소프트웨어의 조경숙 차장은 “3D를 통한 산업현장의 발전을 위해서는 산업별 특성과 환경을 고려한 솔루션 개발이 이루어져야 하고 사용자들 역시 스스로의 조건과 환경에 대한 더 많은 고민을 통하여 100%의 효용성을 발휘할 수 있는 솔루션을 선택하여야 할 것”이라고 강조했다.

3D 솔루션의 확대 지속
신규 시장을 위한 맞춤 솔루션

향후 3D 솔루션의 발전이 산업현장의 어떤 영향을 미칠 것인가?

지멘스 PLM 소프트웨어의 조경숙 차장은 “이미 산업현장 곳곳에 3D 기술이 적용되어 있고 지금까지의 결과를 두고 본다면 충분히 긍정적인 효과를 보여주고 있다.”며, “분명 앞으로의 3D 확대는 계속될 것이며, 지속적인 3D 기술 발전과 더불어 산업현장의 효율성과 비용 감소 역시 긍정적인 방향으로 꾸준히 지속될 것”이라고 예상했다.

다쏘시스템 측은 3D 솔루션을 활용한 설계, 시뮬레이션, 해석 등에 대한 수요나 협업 솔루션에 대한 수요는 꾸준히 상승할 것이며, 기존의 대형 제조산업이 아닌 신규 시장에서 3D 솔루션에 대한 수요가 증가될 것으로 예상했다.

이는 환경규제가 엄격해진 건축 공법이나 스마트 빌딩의 시장이 점차 커지고 있고, 풍력, 태양전지 등 신재생 에너지에 대한 국가적인 차원의 비즈니스 성장이 적극적으로 이루어지고 있기 때문에, 이런 분야에서의 3D 솔루션은 기존의 제조기업에서 요구되는 것과는 차별화된 맞춤형 3D PLM 솔루션이 필요하다는 판단이다.


지멘스 PLM 소프트웨어

CAD 부문에서의 3D 기술 선도
분야별 특화된 마케팅 전략

지멘스PLM 소프트웨어의 솔루션 이미지

지멘스 PLM 소프트웨어는 PLM 산업에서 CAD 부문에서의 3D 기술을 선도해 왔다. 무엇보다 지멘스 PLM 소프트웨어가 주력해 온 제품 중의 하나는 솔리드 엣지(Solid Edge)로서 전문 설계를 위한 솔루션이라고 할 수 있다.

2D에서 3D로의 전환을 필요로 하는 전문 설계 업체들로 하여금 적은 투자 비용으로 3D 혁신을 도와 온 솔리드 엣지는 지난 2008년 업계 혁신적인 선도 기술인 ‘동기식 기술’이 적용되면서 더욱 더 성능이 강화 되었으며, 지난 해에는 ‘동기식 기술2’가 적용된 업그레이드 버전을 출시하며 국내 중소기업 시장에서의 3D를 선도해 가고 있다.

지멘스 PLM 소프트웨어의 조경숙 차장은 “솔리드 엣지는 지멘스 PLM 소프트웨어의 중소기업형 전문 제품군인 벨로시티 시리즈(Velocity Series)의 핵심 솔루션으로서 설계 속도와 차원에 따라 정교한 직접 모델링을 할 수 있는 유연성을 갖춘 제품”이라며, “동기식 기술2가 적용된 솔리드 엣지는 어셈블리 모델링 속도의 개선은 물론, 새로운 판금 어플리케이션의 강력한 성능을 뿐만 아니라 마이크로소프트 SharePoint 플랫폼 기반의 설계 데이터 관리 어플리케이션인 ‘Insight’가 추가됨으로써 PDM 향상된 기능을 갖추고 있다.”고 설명했다.

지멘스 PLM 소프트웨어의 마케팅 전략의 특징은 제품별 마케팅이 아닌 산업별 마케팅 전략도 지멘스 PLM 소프트웨어의 대표적인 마케팅 전략이라고 할 수 있다. 조경숙 차장은 “전기전자, 자동차, 조선 등 기간산업에 편중되었던 시장에서 탈피하여 신규시장 입성을 위해 소비재(CPG), 플랜트, 철강/기계, 중소기업(SMB)에 특화된 7개의 산업 이니셔티브를 전략적 주요 사업 아이템으로 하는 집중 공략형 마케팅 전략이 그것”이라고 밝혔다.

실제로 이를 위해 지멘스 PLM 소프트웨어는 내부적으로 PoC (Proof of Concept)개발을 위해 기존 브랜드 중심의 조직 운영에서 산업 위주로 조직을 전면 개편한 메트릭스 조직으로 운영을 하고 있다.

지멘스 PLM 소프트웨어의 솔리드 엣지

다쏘시스템

통합 PLM을 실현하는 6개의 브랜드
단일 플랫폼에서 구현되는 V6 주력

다쏘시스템의 V6 시스템

다쏘시스템코리아는 3D를 기반으로 국내 시장의 전 산업군에서 제품의 가상 설계, 해석, 생산, 협업 등과 같은 업무 프로세스에 다쏘시스템의 6개 브랜드 제품을 활용 할 수 있도록 지원하고 있다. 자동차, 산업기계, 건축, 에너지, 조선, 의료 및 바이오, 소비재 등과 관련된 기업을 비롯하여 3D 컨텐츠를 활용한 게임, 온라인 마케팅 및 컨텐츠 산업에도 자사의 3D 솔루션을 제공하고 있는 것.

다쏘시스템의 제품 브랜드는 3차원 설계 솔루션인 카티아(CATIA), 3차원 공학 설계용 제품인 솔리드웍스(SolidWorks), 가상 생산을 위한 디지털 공장을 구현하는 델미아(DELMIA), 물리적인 시험을 가상으로 테스트하는 시뮬리아(SIMULIA), 글로벌 협업 기반으로 한 제품 수명주기 관리 솔루션인 에노비아(ENOVIA), 온라인/오프라인을 기반으로 가상 제품 또는 가상 세계를 구현하여 3차원 가상 체험을 제공하는 쓰리디비아(3DVIA)로 구성되어 있다.

최근 다쏘시스템은 실시간 협업, 온라인을 활용한 설계, 다방면으로 확장 가능한 개방형 플랫폼, 신속한 환경구축 및 사용자 편의의 인터페이스를 제공하는 V6 제품을 선보였고, 현재 이에 대한 적극적인 시장공략을 하고 있다.

다쏘시스템의 V6 솔루션은 단일 인터페이스를 기반으로 데이터 모델을 공유함으로써 OEM과 협력사 사이에 보다 강화된 유기적 협업을 진행할 수 있게 되었으며, 개방형 아키텍처는 V4, V5 및 다양한 CAD 시스템과의 호환성을 크게 향상시킨 솔루션이다.

올 해 다쏘시스템코리아는 지난 해 출시한 V6 확산에 주력할 계획이다. 하나의 단일 플랫폼에서 구현되는 V6는 도입 비용을 현저히 낮출 수 있고, 온라인의 활용 및 의존도를 높일 수 있어 도입 기업 및 해당 기업의 협력사와의 협업에도 긍정적인 영향을 줄 수 있다.

니콘, 아식스, 기린 맥주 등 해외 굴지의 제조기업들이 V6를 사용하고 있고, 유럽에서도 현재 V6 플랫폼으로의 전환이 활발히 이루어지고 있기 때문에, 국내 차세대 PLM 플랫폼을 고민하는 기업들에게 V6를 적극 알릴 계획이다.

다쏘시스템의 카티아

3D의 활용 - 조선산업
사례: STX조선

조선산업은 선박을 구성하는 무수히 많은 부품을 포함해 다품종 소량생산 산업이다. 일반 제조업과 같이 시제품 제작을 통한 검증 절차가 힘들고 설계와 생산이 동시에 병행되며, 생산과정에서도 많은 설계 변경을 반영해야 하는 산업적 특성을 가지고 있다. 따라서 생산성을 높이기 위한 설계, 생산, 엔지니어링 등의 지식 정보를 공유할 수 있고, 효율적인 협업 환경을 구축하기 위해 3D 설계를 비롯한 온라인에 기반한 PLM 솔루션 구축이 필수적이다.

STX조선은 진해와 부산 조선소, STX Europe, 중국 다롄 조선소를 잇는 글로벌 생산기지의 업무 프로세스를 위한 협업 인프라를 구축하는데 다쏘시스템의 ENOVIA PLM 솔루션을 도입했다. STX조선은 ENOVIA PLM 솔루션을 통해 원자재 조달, 생산, 회계에 걸친 전 부문에 실시간 자료 공유가 이뤄져, 후행 부서의 대기시간을 15% 줄였고, 엔지니어링 관련 업무의 50%, 생산 프로세스 30% 절감 등의 효과를 가져왔다.

3D의 활용 - 하이테크
사례: 자동차 부품 기업 인팩

다품종 소량생산, 고정밀 고속화 생산이 필수적인 반도체, 전기/전자, 모바일, 부품 같은 하이테크 산업은 제품별 설계 변경에 빠르게 대응해야 하고 기존 제품개발 시간을 획기적으로 단축해야 하며, 경쟁력 있는 최상의 제품을 시장에 선보일 수 있는 대안으로 3D 솔루션에 집중하고 있다.

자동차 부품인 케이블 분야에서 세계 2위의 자동차 부품 생산기업인 인팩은 PLM 솔루션 도입으로 전세계 연구소 및 생산공장에 설계에서 제조에 이르는 표준 업무절차를 동일하고 신속하게 전달하여 제품개발을 가속화시킬 수 있었다. 제품 개발 인정 관리나 사양 도용, 데이터 품질 정보 등을 전세계 공장에서 동시에 열어볼 수 있고, 실시간으로 데이터베이스를 전송할 수 있게 되면서 생산기간이 25% 정도 단축됐다.

3D의 활용 - 소비재 산업
사례: P&G

과거 전통적인 대형 제조 기업에서의 PLM 도입이 주를 이루었다면 최근에는 식품, 음료, 의류 등 다양한 소비재 기업에서 제품수명주기 관리를 위한 여러 솔루션을 도입하고 있다. 수많은 제품 용기, 포장 제작과 포장재의 디자인 작업에도 3D 기술력을 활용하기도 하고, 자사 제품의 선반 효과를 3D 시뮬레이션 해봄으로써 제품 기획 단계에서 마케팅 부분에까지 영향을 미칠 수 있는 다양한 판단을 할 수 있게 해준다.

120만 가지 기술 스펙을 다루는 거대 회사인 P&G는 에노비아 PLM 솔루션을 구축했고, 2억 5천만 달러의 구매 비용 절감, 처음부터 99% 정확한 스펙 이행, 구매 시스템 관련 공급업체 인가 및 입찰 관리 시 50%의 시간을 단축했다. 세계 각지의 제품 스펙 생성을 검토하고 승인하는데 걸리는 평균 주기 시간이 30일에서 10일로 줄었으며, 연간 3만 건 이상의 제품 스펙에 대한 재작업 비용 절감효과를 거두었다.

3D의 활용 - 의료, 바이오 산업
사례: 메가젠 임플란트

최근 3D 솔루션 시장에 두각을 나타내고 있는 분야가 메디컬 산업분야다. 세계적으로 첨단 의료 기기 및 장비 개발, 헬스케어 및 치료과학 분야, 신약 개발, 바이오 장비 등의 연구와 개발이 활발해지고 있어 향후 이 분야의 3D 솔루션 도입이 증가하고 있는 것.

메가젠임플란트는 정밀한 임플란트 및 관련 제품을 생산하기 위해 3D 설계 솔루션인 카티아를 도입했다. 3D 설계 툴인 카티아 도입 후 설계, 해석, 시뮬레이션 및 제조 팀들간의 일관된 협업으로 전형적인 결함 및 고비용이 요구되는 설계오류를 제거할 수 있게 됐다. 3D로 시뮬레이션 하고, 관계자들과 의견 공유를 하다가도 부족한 부분은 3D로 바로 수정이 가능해져 제품 개발 기간이 50% 단축됐다. 또한 시제품 제작을 가상 3D로 해결해 시제품 가공 부분에서 개발 비용이 20% 이상 절감됐다.

제조, 설계 기능 강화한 오토데스크 인벤터 2011 한글버전

오토데스크 인벤터 2011 한글 버전은 디지털 프로토타이핑 솔루션을 통해 제조업체들의 향상된 제품 디자인 작업 및 신속한 협업을 지원하는 2D, 3D 설계 및 엔지니어링 소프트웨어다. 실제 제작 전, 아이디어 구현 단계에 있는 제품을 디지털로 시각화, 시뮬레이션함으로써 비용 절감과 친환경 효과를 구현하는 디지털 프로토타이핑 기능이 더욱 강화된 이번 오토데스크 인벤터 2011는 개념 디자인, 디자인 시각화, 엔지니어링 및 제조 분야 제품 개발 전문가용 특수 도구 기능을 강화했다.

특히 새롭게 도입된 직접 조작 기능은 기계 설계 프로세스를 개선시켜, 이전 버전인 오토데스크 인벤터 2010 대비 설계 시간을 최대 40%까지 단축할 수 있도록 지원한다. 또한 쉐이딩, 조명 및 재질 특성 기능이 추가, 제품 설계자가 작업하는 동안 디자인을 사실적으로 렌더링하여 보여준다.

오토데스크코리아 변진석 사장은 “오토데스크는 지난 몇 년간 디지털 프로토타이핑 솔루션을 통해 제조업체들이 겪었던 긴 제품 제작 기간, 발생 비용, 복잡한 협업 체계 등을 효과적으로 해결함으로써 디자인 혁신을 구현할 수 있는 환경을 제공해 왔다.”고 강조했다.