SOLIDWORKS Simulation: 바이럴 영상 해석 기술 리포트

이번 사례는 SNS에 올라온 짧은 영상에서 시작됐습니다. 

영상에는 주차장 내의 표지판 구조물이 무너져 차량을 짓누르는 모습이 담겨 있었습니다.

저자는 ‘왜 이 구조물이 실패했는가?’라는 질문에서 출발해 철저한 공학적 시뮬레이션 분석으로 이어갔습니다.

1. 문제 정의와 손계산의 한계

첫 단계는 전통적인 공학적 접근방식인 손계산으로 시작했습니다. 기본적인 응력, 하중 계산으로 충분할 것 같았지만, 

실제 구조물은 단순한 평면이나 직선이 아니라 곡선, 모따기(챔퍼) 등 복잡한 형상을 포함하고 있었습니다. 

이처럼 공기 유동과 구조 하중이 복잡한 형상과 상호작용할 때는 단순한 방정식으로는 한계에 부딪힙니다.
그래서 저자는 빠르게 방향을 전환해 사진측량(Photogrammetry) 기법과 SOLIDWORKS Simulation을 결합해 정밀 분석에 착수합니다.

2. 사진측량으로 실제 형상 재현

실제 구조물의 정확한 치수를 얻기 위해 사진측량을 활용했습니다. 

정지 이미지가 없었지만, 다행히 수백 개의 프레임으로 구성된 짧은 워크어라운드 영상이 있었습니다. 

사진측량 소프트웨어는 다수의 프레임에서 공통 요소를 찾아 카메라 이동 경로를 3D로 재구성하고, 이를 통해 가상 공간에 구조물을 복원합니다.

그 결과 찌그러진 차량과 대부분의 표지판 형상을 담은 *.OBJ 모델을 확보할 수 있었고,

차량 길이 같은 실제 측정값과 결합해 SOLIDWORKS에서 파라메트릭 모델을 구축했습니다. 

이 방법은 현장에 가지 않고도 최대한 사실적인 구조물을 재현하여 해석의 신뢰도를 높여줍니다.

3. 유동(Flow) 시뮬레이션과 데이터 활용

구조물이 무너진 날의 기상 데이터를 기반으로 SOLIDWORKS Flow Simulation을 수행했습니다. 

공기가 구조물과 표지판 주위를 어떻게 흘러가는지, 고/저압 구역이 어디에 형성되는지 시각화할 수 있었습니다. 

이 유동 데이터는 구조물 표면에 가해지는 압력을 수치로 변환하여, 실제 구조물이 받았을 힘의 분포를 확인할 수 있게 합니다.
흥미롭게도 이 시뮬레이션은 소음, 난류 음향 출력 등 표지판 설계에 유용한 추가 정보를 제공할 수도 있습니다.

4. 유동 시뮬레이션과 구조 해석(FEA)의 통합

SOLIDWORKS의 강점은 단일 소프트웨어가 아니라 유기적으로 연결된 생태계에 있습니다. 

유동 시뮬레이션 후 ‘Export Results to Simulation’을 통해 곧바로 FEA로 넘어가 풍압이 구조물에 미치는 영향을 정밀하게 해석할 수 있습니다.
이 프로세스를 거쳐 기둥 하단은 외팔보(Cantilever Beam)처럼 작동하며 가장 큰 응력이 집중되는 것으로 나타났습니다. 

 

그러나 단순한 풍하중만으로는 실제 붕괴를 설명할 수 없었습니다. 이는 설계상 안전율(FOS)이 약 5:1로 충분했기 때문입니다.

5. 예상되는 진짜 원인: 크리비스 부식

해석 결과 풍하중만으로는 설명이 안 된다는 점에서 저자는 다른 요인을 의심했습니다. 

현장 조사는 이루어지지 않았지만, 주차장에 직접 매립된 사각 강관 기둥이 크리비스(틈새) 부식에 취약했을 가능성이 높다고 분석했습니다. 

틈새 부식은 강관 내부에 물이 고여 코팅이 손상되면 국부적으로 급속 산화가 진행되어 구조강도가 약화됩니다. 

출처 영상과 사진에서도 강관 벽 일부가 상당히 부식되어 있었음이 확인됩니다.

6. 엔지니어링의 본질: 호기심과 도구의 결합

엔지니어는 질문을 던지고 원인을 찾는 사람들입니다. 문제는 개선의 기회이고, 실패는 학습의 재료입니다. 

이번 사례는 SOLIDWORKS Flow Simulation과 FEA 도구를 결합해 짧은 SNS 영상을 공학적으로 분석 가능한 데이터로 전환한 모범 사례였습니다.
이처럼 설계 의도와 현실은 항상 일치하지 않으며, 이를 해결하려면 정량적 데이터와 실험적 검증, 그리고 다양한 시나리오 해석이 필수적입니다.

7. 엔지니어링 면책조항

본 사례는 교육용 예시로, 실제 프로젝트에 직접 적용하기 전에는 관련 표준과 전문가 자문을 반드시 참고해야 합니다. 

SOLIDWORKS는 강력한 도구이지만, 실제 조건과 환경 변수는 다양할 수 있으므로 결과를 무조건 신뢰하기 전에 실측 및 실험 검증이 필요합니다.
또한 본 해석은 상징적 아치 구조를 분석 목적으로 재현했을 뿐이며, 특정 브랜드나 기업과 무관합니다.

본 포스트는 다쏘시스템 SOLIDWORKS 공식 자료를 바탕으로 한 내용이며, 원저작권은 다쏘시스템에 있으며, 상업적 무단 복제 및 배포를 금지합니다.