[사이언스칼럼] 컴퓨터 시뮬레이터를 활용한 4차 산업혁명 시대의 트렌드

  • 오피니언
  • 사이언스칼럼

[사이언스칼럼] 컴퓨터 시뮬레이터를 활용한 4차 산업혁명 시대의 트렌드

박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 선임연구원

  • 승인 2022-01-06 14:29
  • 수정 2022-01-06 17:25
  • 신문게재 2022-01-07 18면
  • 임효인 기자임효인 기자
박상신
박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 선임연구원
4차 산업혁명은 실제와 가상의 결합으로 사물을 자동적·지능적으로 제어하는 가상 물리 시스템 구현이 기대되는 산업상의 변화를 일컫는다. 4차 산업혁명의 핵심 개념들은 인간의 뇌 작용과 같이 컴퓨터가 스스로 추론·학습·판단해 결정하는 인공지능(AI·Artificial Intelligence)과 컴퓨터로 만들어 놓은 가상의 공간에서 사람이 실제와 같은 체험을 할 수 있도록 하는 가상현실(VR·Virtual Reality) 등이 있고, 운전자가 차량 운전을 하지 않아도 도로의 교통 상황과 신호등을 파악해 자동으로 주행하는 자율주행 자동차를 들 수 있다. 또한, 생활 속 사물들을 유무선 네트워크로 연결해 정보를 공유하는 사물인터넷(IoT·Internet of Things)과 조종사 없이 무선전파의 유도에 의해서 비행이 가능한 무인항공기인 드론을 포함한다.

이렇듯 4차 산업혁명의 핵심은 컴퓨터의 발전과 활용이다. 특히 컴퓨터 시뮬레이터는 열 흐름, 화학반응과 다상(고상·액상·기상) 유체 흐름 등 전 공학 분야에 걸쳐 안정적이고 효율적인 시스템의 연구개발을 위해 널리 활용되는 전문 기술이다. 이러한 컴퓨터 시뮬레이터 전문 기술을 전산수치해석 또는 전산유체역학(CFD·Computational Fluid Dynamics)이라고 한다. 이것은 다양한 실험 조건들에 대해 가상공간에서 실험을 수행시켜 실제 상황과 유사한 실험 결과를 예측하는 것이다. 특히, 특정 물질의 밀도·속도·압력·온도·화학반응으로부터 생성된 물질들의 농도분포를 시간의 흐름과 공간의 특성을 고려해 주변 환경 변화에 따른 결괏값들을 해석한다. 이것은 또한 사람이 직접 실험을 수행하지 않고도 결과를 빠르고 정확하게 예측할 수 있다. 관련 연구 분야 전문가들에 따르면, 제품 개발 시간 26% 이상 감축 및 생산된 제품 정확도 25% 향상을 가져왔다는 언급이 있다. 가장 큰 장점은 연구개발 기간 단축뿐만 아니라 실험 수행에 투입되는 인력 및 비용 절감으로 이어져 다양한 산업화 연구에서 매우 활발히 활용되고 있다. 산업화 연구에는 아래 그림에서 보는 바와 같이 대한민국 주요 산업 분야가 포함된다.

clip20220106172232
컴퓨터 시뮬레이터 기반 주요 산업 적용 사례
항공·우주 분야의 경우 항공기 및 우주 발사체 로켓 엔진의 공기역학, 연소특성과 터빈 엔진의 회전체역학 등 다양한 물리현상을 시뮬레이션을 통해 최적의 설계 요소를 예측하는 데 활용된다. 자동차 분야는 차체 공기역학을 고려한 최적화, 자동차 부품의 수명 연장, 열과 소음 레벨을 줄여 압력과 에너지 손실을 최소화하는 자동차 차체와 부품 설계 등에 큰 조력자 역할을 한다. 조선/해양/중공업 분야는 선박 설계에서부터 각종 선박의 단위 부품, 조선/해양/중공업 산업의 전반에 걸쳐 활용되고 있다. 전기/전자 분야의 적용은 가전제품과 반도체 산업에 이르기까지 광범위하게 이용되고 있다. 의료/의학/헬스케어 분야는 질병 예방·진단·치료 등 건강에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 의료장비 분야, 병원 검사 장비 분야, 제약 및 바이오 분야, 임상의학 등 다양한 연구의 솔루션 제공을 컴퓨터 시뮬레이터를 통해 확대되고 있다. 에너지/환경/발전 분야의 경우 수력·원자력·화력·신재생 에너지 등 다양한 분야에서 정확한 해석 결과를 제공하여 설계의 비용 및 시간 절감, 문제 발생 시 빠른 대처하는 데 기여하고 있다.

이처럼 다양한 산업 분야에서 널리 이용되고 있다. 이 기술이 상용화된다면 어렵고 복잡한 컴퓨터 시뮬레이션에 대한 부담을 획기적으로 줄일 수 있고, 그 목적에 따라 누구나 쉽고 간단하게 접근 가능하다. 전 세계적으로 전산유체역학 기반 인공지능(AI for CFD)에 대한 연구 및 상용화가 활발하게 진행 중에 있으며, 현재 대한민국은 초기 연구단계다. 박상신 한국에너지기술연구원 계산과학연구실 선임연구원

중도일보(www.joongdo.co.kr), 무단전재 및 수집, 재배포 금지

기자의 다른기사 보기

랭킹뉴스

  1. 아산시, '선장포 노을맛집' 축제 성료
  2. 2금융권 예금금리 높이며 금리경쟁 대열 합류... 대전 비은행금융기관 수신도 늘까
  3. 국힘 천안시의원, "성성호수 권역 로컬푸드 직매장 주민 의견 수렴 거쳐야"
  4. [단독] 김찬술 대덕구청장 "공공기관 온다면 신청사도 내놓겠다"
  5. 무협 대전세종충남본부-충남도 '2026 충남 통상포럼' 개최
  1. 2차 중앙행정기관 이전 코 앞인데… 임시청사·주거·보육 등 대책 고심
  2. 공주 계룡산 관음봉 인근서 등산객 부상…소방헬기로 이송
  3. 한국타이어 3분기 매출 5조 4650억, 영익 5988억
  4. [건강]"젊다고 안심 금물"… 뇌졸중 초기 증상 감지와 신속한 대처법
  5. [건강]'조용한 불청객' 당뇨병, 숫자 넘어 생활 전체를 살펴야

헤드라인 뉴스


"대한민국 에너지 수도 `충남`에 발전공기업 통합본사 입지해야"

"대한민국 에너지 수도 '충남'에 발전공기업 통합본사 입지해야"

'대한민국 에너지 수도'를 지향하는 충남도에 5개 발전공기업의 '통합본사'를 유치하기 위해 여야 국회의원과 자치단체장들이 의기투합했다. 충남도 내에서 유치 경쟁을 벌이고 있는 당진시와 보령시, 태안군 역시 불필요한 갈등을 불식하기 위해 한목소리로 '충남 유치'를 강조했다. 충남도와 더불어민주당 어기구(당진시)·국민의힘 성일종(서산·태안)·장동혁(보령·서천) 의원은 10일 오후 국회의원회관에서 '발전공기업 통합본사 충남 유치를 위한 정책토론회'를 공동 개최했다. 토론회에는 3명의 국회의원과 박수현 충남도지사를 비롯해 더불어민주당 김기..

박수현 충남지사 "치의학연구원 천안 유치는 `독도는 우리 땅` 같은 이치"
박수현 충남지사 "치의학연구원 천안 유치는 '독도는 우리 땅' 같은 이치"

박수현 충남지사가 천안시민들과 함께 국립치의학연구원 천안 유치를 위한 범도민 결의를 다졌다. 박수현 지사는 10일 천안시청 봉서홀에서 열린 14번째 '충남통(通)행' 일정에서 장기수 천안시장 및 천안시민 800여 명과 함께 국립치의학연구원 천안 유치를 위한 결의 퍼포먼스를 전격 단행했다. 이번 퍼포먼스는 최근 출범한 '범충남 추진체'에 이어 도민의 결집된 유치 열기를 대외적으로 선언하기 위해 마련됐다. 충남도는 KTX 천안아산역 인근 융복합 R&D 지구 내 1만 94㎡ 규모의 부지를 선제적으로 확보한 데다, 단국대 치과대학 및 치과..

대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중
대전 빈집 1486호 남았다… 대덕구에 452호 집중

대전지역에 정비되지 않은 빈집이 1486호에 달하는 것으로 나타났다. 이는 2년 전 실시한 빈집 실태조사에서 파악된 1635호 가운데 정비가 완료된 149호를 제외한 수치로 한 호당 3000만 원 안팎에 이르는 철거비용과 재개발·재건축 구역에 포함된 빈집 등으로 정비에 속도를 내지 못하고 있다. 시는 전면 철거뿐 아니라 주변 환경 개선 등 정비 방식을 다각화해 빈집 정비에 속도를 높인다는 방침이다. 10일 대전시에 따르면 올해 10월 말 기준 대전지역 빈집은 1486호로 집계됐다. 이는 2024년 조사 당시 파악된 1635호에서 정..

실시간 뉴스

지난 기획시리즈

  • 정치

  • 경제

  • 사회

  • 문화

  • 오피니언

  • 사람들

  • 기획연재

포토뉴스

  • ‘통합 재투표를 반대한다’ ‘통합 재투표를 반대한다’

  • 가을철 산불 ‘이상무’ 가을철 산불 ‘이상무’

  • 2026년산 공공비축미곡 매입 2026년산 공공비축미곡 매입

  • 다문화가정과 함께하는 고추장 만들기 다문화가정과 함께하는 고추장 만들기