SOLIDWORKS Simulation 101 – 혁신과 문제 해결을 가속화하는 방법

 엔지니어링은 본질적으로 ‘문제를 해결하는 일’입니다. 

“이건 안 돼”라는 말을 듣기보다는 “어떻게 하면 될까?”를 찾는 것이 엔지니어의 본능이죠. 

이를 위해 계산기, 방정식, 교과서, 펜과 종이, 심지어 3D 프린터로 만든 시제품까지 다양한 도구를 사용합니다. 

그중에서도 오늘날 엔지니어링 혁신을 가속화하는 핵심 도구가 바로 시뮬레이션(Simulation) 입니다.

과거에는 “의심스러우면 튼튼하게 만들어라(When in doubt, make it stout)”라는 말이 있었습니다. 

즉, 설계를 무조건 과잉으로 해서 안전성을 확보하라는 의미였죠. 하지만 이는 비용과 자원의 낭비로 이어질 수 있습니다. 

이제 시뮬레이션 덕분에 엔지니어는 불필요한 과잉 설계를 줄이고, 더 정확한 검증을 통해 최적화된 설계를 할 수 있게 됐습니다.

시뮬레이션은 말 그대로 실제 상황을 가상 환경에 재현해 설계가 충분히 강한지, 오래 지속되는지, 안전한지를 사전에 확인할 수 있도록 해줍니다. 

마치 수정구슬을 들여다보듯 설계가 실제로 어떻게 작동할지 예측하는 것이죠.

● 시뮬레이션이란 무엇인가?

시뮬레이션은 컴퓨터 지원 공학(CAE, Computer Aided Engineering) 도구입니다. CAD가 설계를 만드는 도구라면, CAE는 그 설계를 검증하고 개선하는 데 사용됩니다. 특히 **유한 요소 해석(FEA, Finite Element Analysis)**은 시뮬레이션의 대표적인 방식으로, 복잡한 구조나 물체를 작은 요소들로 나누어 각각의 거동을 계산합니다.

예를 들어 레고 블록으로 집을 만든다고 생각해보세요. 큰 블록만 사용하면 빠르게 만들 수 있지만 세부 표현이 부족하죠. 

더 많은 작은 블록을 사용하면 더 정밀하게 표현할 수 있지만 시간이 더 걸립니다. 

시뮬레이션도 마찬가지입니다. 요소를 많이 사용할수록 정확도가 올라가지만, 그만큼 계산 시간과 컴퓨터 자원이 더 필요합니다. 

간단한 브래킷 해석은 수천 개 요소로 몇 초 만에 끝날 수 있지만, 자동차 충돌 해석처럼 복잡한 문제는 수백만 개 요소로 며칠이 걸릴 수도 있습니다. 

따라서 엔지니어는 정확도와 효율성 사이에서 최적의 균형을 찾아야 합니다.

● 엔지니어가 시뮬레이션을 활용하는 방법

현재 엔지니어는 시뮬레이션을 통해 크게 두 가지 목표를 달성합니다.

1. 설계 프로세스를 단축해 제품 출시 속도를 높입니다.

2. 설계 의사결정을 검증하고 최적화해 불필요한 재작업을 줄입니다.

이를테면 브래킷의 두께는 얼마나 해야 할지, 구멍은 어디에 얼마만큼 뚫어야 할지 등 설계 과정에서 수많은 선택지를 검증할 수 있습니다. 

SOLIDWORKS Simulation은 CAD와 통합되어 있어 설계 단계에서 바로 시뮬레이션을 돌려볼 수 있으므로, 더 빠르고 정확한 의사결정이 가능합니다. 

이는 설계 초기 단계에서 문제를 발견할수록 수정 비용이 낮아진다는 점에서 큰 비용 절감 효과로 이어집니다.

반대로 설계가 완성되고, 실제 제품이 고객에게 전달된 후 문제가 발견되면, 그 해결 비용은 상상 이상으로 커집니다. 

따라서 설계 초기에 시뮬레이션을 통해 최대한 많은 리스크를 사전에 제거하는 것이 중요합니다.

​● 과거와 달라진 시뮬레이션의 가치

40년 전만 해도 CAE나 FEA 같은 시뮬레이션 도구는 존재하지 않았습니다. 

엔지니어는 설계안을 만들어 물리적인 시제품을 제작하고, 테스트를 통해 문제를 발견하고 개선해야 했습니다. 

이 피드백 루프는 비용이 많이 들고 몇 달, 몇 년씩 걸리기도 했습니다.

물론 지금도 모든 물리적 테스트가 사라진 것은 아닙니다. 

하지만 시뮬레이션 덕분에 실제 프로토타입 제작 이전에 많은 문제를 사전에 걸러낼 수 있고, 

이는 곧 시간과 비용의 큰 절감으로 이어집니다.

● 앞으로의 시뮬레이션은 어디로 가는가?

오늘날 시뮬레이션은 단순한 검증 도구를 넘어 AI(인공지능)와 클라우드 기술과 결합해 더욱 진화하고 있습니다. 

SOLIDWORKS 2025의 Design Assistant처럼 AI가 설계 데이터를 분석해 더 나은 선택지를 제시하고, 

형상 최적화(Topology Optimization)와 같은 기술은 이미 AI 기반 시뮬레이션의 초기 형태로 볼 수 있습니다.

또한 클라우드 기반 3DEXPERIENCE 플랫폼은 로컬 PC의 한계를 넘어 방대한 계산 자원을 활용할 수 있도록 해줍니다. 

복잡한 시뮬레이션 문제를 몇 시간, 며칠씩 걸려서 풀어야 할 때, 

클라우드를 활용하면 더 빠르고 정확한 결과를 얻을 수 있습니다.

● 시뮬레이션의 진정한 의미

결국 시뮬레이션은 더 이상 “작동할까?”라는 단순한 질문에만 답하지 않습니다. 

이제는 “어떻게 하면 더 강하고, 가벼우며, 비용 효율적인 설계를 할 수 있을까?”라는 질문에 대한 해답을 제시합니다. 

시뮬레이션은 검증을 넘어 혁신과 최적화를 가능하게 하는 필수 도구입니다.

시뮬레이션은 엔지니어가 더 나은 설계를 더 빨리 완성할 수 있도록 돕는 가장 강력한 무기입니다. 

이는 기업이 더 높은 경쟁력으로 시장에 나설 수 있게 하는 지름길이기도 합니다.