넥스트폼-에스피구루(BARAM-ANSA) 전략적 협력 관계 구축
상용 전처리 프로그램 ANSA와 오픈 소스 CFD BARAM의 만남 – 전처리에서 해석까지 이어지는 one-stop 솔루션
오픈 소스 CFD 솔루션 BARAM을 개발/공급하고 있는 넥스트폼과 상용 전처리 프로그램 ANSA를 공급하는 에스피구루는 전략적 협력 관계를 구축하여 국내 CFD 시장에서 오픈 소스의 영역을 넓혀가고자 합니다.
복잡한 CAD 파일을 이용한 열유동 해석이 필요한 분들은 전처리 프로그램 구매만으로 CFD 시뮬레이션이 가능합니다.
왜 오픈 소스 CFD인가
전산유체역학(CFD, Computational Fluid Dynamics)은 열/유체의 흐름을 컴퓨터를 이용하여 시뮬레이션 하는 학문으로 복잡한 물리 현상과 지배방정식의 비선형 시스템 때문에 정밀한 해석에 어려움이 있습니다. 고 해상도의 정밀한 격자가 요구되며 이에 따라 계산 비용이 매우 높고, 고성능 HPC가 필요한 특징이 있습니다.
CFD 환경의 변화
CFD와 HPC 기술의 발전으로 CFD는 빠르게 설계 프로세스에 통합되고 있으며, 이에 따라 해석 프로세스 최적화/자동화 요구가 커지고 있습니다. 제품 성능이 고도화되고 환경과 안전의 중요성 커지면서 CFD 활용 분야는 매우 넓어지고 있습니다. 또한 디지털 트윈, AI와 결합을 위해 계산량이 폭발적으로 증가하고 있습니다. 그렇지만 많은 부분에서 고가의 상용 소프트웨어에 의존하고 있어 라이선스 비용 부담이 커지고, 유연성의 부족으로 프로세스 자동화, 디지털 트윈 및 AI와의 결합에 장애물이 되고 있습니다.
이런 환경의 변화에 따라 오픈 소스 CFD가 대안으로 부상하고 있습니다.
오픈 소스 소프트웨어
오픈 소스 SW는 소스 코드의 공개를 강제하는 저작권(License)의 한 종류로 누구나 사용, 복사, 배포, 수정할 수 있습니다. Linux, Android, TensorFlow, PyTorch, Python, OpenAI, GPT-2, GPT-3 등 이제는 우리 주변에서 흔히 접하고 사용하고 있습니다. 오픈 소스 SW는 사용권 제한 없음, 투명성, 사용자 맞춤 수정, 빠른 개선과 발전, 커뮤니티와 생태계의 힘, 기술 독립성 등이 장점이 있습니다.
넥스트폼은 다양한 엔지니어링 솔루션들을 사용하고 있는데 ANSA를 제외한 모든 솔루션은 오픈 소스 소프트웨어를 사용하고 있습니다.
오픈 소스 CFD 소프트웨어
대표적인 오픈 소스 CFD 소프트웨어는 OpenFOAM®(Open Field Operation And Manipulation)과 BARAM®입니다.
OpenFOAM은 Open Source CFD Toolbox 개념의 소스 코드 모음이며 OpenCFD, OpenFOAM Foundation, foam-extend, 넥스트폼 등에서 자체 포크를 공개하고 있습니다. 기본적으로 리눅스 시스템에서 명령어 입력 방식CLI, Command Line Interface)으로 사용합니다.
BARAM®은 넥스트폼이 OpenFOAM의 단점인 사용자 편의성과 안정성 문제를 해결하여 개발/공개하고 있는 high-end CFD 솔루션입니다. Linux/Windows/MacOS의 그래픽 환경에서 사용할 수 있으며 솔버의 안정성과 정확성을 개선한 NextFOAM 포크를 사용합니다. OpenFOAM의 업그레이드가 지속적으로 반영되고 있으며, 포털 사이트(baramcfd.org)를 운영하고 있습니다. 포털에서 설치 파일 다운로드, 매뉴얼, 튜토리얼, Q&A 등을 제공합니다. 정기교육 및 온사이트 교육을 진행하고 있으며, 필요한 경우 서브스크립션 계약을 통한 기술지원, 유지보수, 기능 개발 등의 서비스를 제공하고 있습니다.
Bottleneck of Open Source CFD
CFD 해석 프로세스는 전처리(CAD clean-up과 격자 생성), 계산, 후처리로 이루어집니다. CAD 파일을 사용하는 많은 경우 전처리 단계 중 CAD clean-up 과정이 가장 많은 시간이 소요되는 과정입니다. 아쉽게도 OpenFOAM과 BARAM은 전처리 과정 중 CAD clean-up 기능이 없습니다. 잘 정리된 CAD 파일이 시작점이 됩니다.
CAD clean-up 과정은 형상을 단순화하고 불필요한 부분을 제거하는 단계와, surface를 정리하고 connectivity를 조정하여 water tight한 면을 만들어 유동 영역을 추출하는 단계로 나눌 수 있습니다. 첫번째 단계는 CAD 프로그램에서 어느 정도 가능하지만 두번째 과정은 전문 프로그램이 필요한 경우가 많습니다. 그래서 많은 기업들이 여러 가지 프로그램들을 사용하고 있습니다. CFD를 해석을 위한 프로그램을 하나라도 줄이는 것이 워크플로우 최적화에 유리하기 때문에 넥스트폼은 ANSA를 이용하여 CAD clean-up과 격자 생성 과정을 진행합니다.
ANSA는
BETA CAE System에서 개발한 CAE/CFD 해석을 위한 전처리 프로그램으로, 현재 Cadence가 인수하였으며 국내에서는 에스피구루가 공급하고 있습니다. ANSA는 CAD에서 해석 모델로의 변환 과정(Clean-up)에 탁월한 성능을 갖고 있습니다. CFD 뿐 아니라 다양한 CAE 해석을 위한 격자 생성이 가능하며 다양한 솔버의 입력으로 내보낼 수 있습니다. 그리고 Task Manager, scripting, batch meshing, templates 등의 기능은 반복 작업을 줄이고 표준화된 전처리 프로세스 구축을 가능하게 합니다.
BARAM과 ANSA의 활용 방법
넥스트폼은 두 가지 CFD 워크플로우가 있습니다. 형상이 비교적 간단한 경우 OpenCasCade나 Salome를 이용해서 형상 작업을 하고 baram에서 격자를 만듭니다. 복잡한 CAD를 사용하는 경우 ANSA에서 CAD clean-up과 격자 생성까지 진행합니다.
ANSA를 구매하고 BARAM을 사용하려면 네 가지 옵션이 있습니다.
(1) BARAM을 다운로드 해서 그냥 사용하는 겁니다. 필요하면 넥스트폼의 BARAM 정기교육을 받으시거나 해석 문제에 맞는 커리큘럼으로 온사이트 교육을 받으실 수 있습니다.
(2) BARAM 서브스크립션 계약을 통해 설치, 유지보수, 벤치마크테스트, 기술지원을 받는 방법입니다.
(3) BARAM POC 서비스와 서브스크립션 계약입니다. 실제 제품에 대한 해석을 통해 BARAM의 결과검증과 최적 해석 기법을 정립하고 지속적인 지원을 받는 방법입니다.
(4) POC와 최적화, 자동화를 통해 워크플로우를 표준화하고, ANSA를 이용한 전처리 과정까지 포함된 전용 UX를 개발하는 방법입니다. 이 방법은 작업 효율을 극대화하고 해석 결과의 인적 의존성을 최소화할 수 있습니다.
맺음말
No More Pay License Fee for CFD : 이제 CFD는 고가의 라이선스 비용을 내고 사용하는 시대가 아닙니다. 각종 AI 솔루션처럼 공개 소스를 사용하고 필요하면 구독 계약을 통해 서비스를 받으면 됩니다.
DIY(Do It Yourself) CFD : 이제 CFD는 프로그램 자체의 성능을 논하는 시대가 아닙니다. 워크플로우를 어떻게 효율적으로 구성하느냐가 중요합니다. 효율적인 프로그램을 찾지 말고 직접 설계하세요.
BARAM + ANSA의 최적 조합을 사용해 보세요.
[Contact]
넥스트폼 : marketing@nextfoam.co.kr, 010-9169-7540, 김동규 선임
SP GURU : info@spguru.kr, 010-9012-5850, 최재권 영업대표