{{ post.title }} 글 편집 글 편집 (이전 에디터) 작성자 {{ post.author.name }} 작성일

구자춘 교수 / 성균관대학교

RecurDyn (리커다인)은 산업현장 뿐 아니라 교육현장에서도 활발히 사용되고 있습니다.

펑션베이 테크니컬 마케팅팀의 김상태 팀장이 성균관대학교 구자춘 교수님을 만나 교육현장에서 RecurDyn이 어떻게 활용되는지 자세히 알아보았습니다.

김상태 팀장(이하 김): 연구실과 교수님의 연구 내용을 소개해주십시오.

구자춘 교수(이하 구):  우리 전산역학 연구실은 동역학 및 제어이론을 바탕으로 Mechanical Mechatronic System의 설계, 해석, 제어, 그리고 Testing 에 관한 연구를 수행하고 있습니다. 현재 진행중인 대표적인 연구 내용은 유압기반 로봇 Manipulation, Soft Robot 기술, 로봇 핸드와 산업용 그리퍼, 4족 보행 로봇 입니다.

김. 연구실에서 리커다인은 어떤 용도로 활용되고 있나요?

구. 우리 연구실에서는 2002년부터 펑션베이의 제품을 연구 및 교육에 이용하고 있습니다. 리커다인은 다물체 동적시스템 설계 및 검증에 사용하고 있습니다. 그동안의 대표적인 예로는 시뮬레이터급 차량시험 유압 진동대 설계 연구, 도장로봇 설계 및 제어, 로봇 핸드 동력전달 장치 설계, 정보저장기기의 초정밀 회전체 불평형 개선 연구, 세탁기 진동연구 등 많은 연구에 필수적으로 쓰이고 있습니다.

김. RecurDyn을 통해 얻을 수 있었던 성공적인 결과나 사례를 소개해주실 수 있을까요?

구. 오래 전의 사례를 먼저 이야기 한다면 리커다인을 이용하여 고속으로 회전하는 정보저장기기의 정밀회전체 불평형 보정에 대한 연구를 진행하였습니다. 모터의 허브(Hub)에 정보저장기기 미디어가 올려지고 그러한 상태로 고속 회전을 하게 되면, 발생된 불평형이 로터(Rotor )전체의 안정성에 영향을 미침은 물론 그로 인하여 정보를 기록하고 읽어내는 기본적인 기능을 수행할 수 없게 됩니다. 또한 모터의 미세한 유체베어링의 동특성에도 영향을 미치게 됩니다. 따라서 회전체의 불평형 보정은 매우 중요한 이슈가 됩니다. 우리 연구실에서는 불평형 회전체를 회전시키면서 외부에서 Impact를 가하여 불평형을 감소하도록 하는 보정 시스템을 개발하는데, 리커다인을 이용하여 Impact 를 가해야 하는 적절한 시간을 산출 할 수 있었습니다.

또 다른 사례로는 도장용 로봇의 손목구조를 설계하는 연구를 최근에 진행하였습니다. 차량도장용 로봇은 특정한 형태의 손목(Wrist) 구조를 가지고 있는데 기존의 독일과 일본의 선진회사는 자신들의 특허로 보호되는 손목 구조를 이용합니다. 손목의 기구학적 구조에 따라 로봇 전체의 움직임이 종속되고 따라서 로봇 전체의 모션이 상이하게 되어 제어 및 에너지 효율성은 물론 도장수월성에도 영향이 있습니다. 또한 이로 인해 로봇관절을 따라 지나가는 도료파이프의 수명에 영항을 주게 됩니다. 우리 연구실에서는 리커다인을 이용하여 로봇의 손목구조 변화에 따른 로봇제어 편의성 및 도료 파이프의 수명예측 연구를 수행하였습니다.

도장용 로봇의 손목구조

다른 사례로 최근 우리 연구실에서는 리커다인을 이용하여 차량시험용 노면시뮬레이터 연구를 진행하였습니다. 차량을 운행할때 실제 노면에서 올라오는 진동를 유압시스템을 이용하여 재현하는 장치로서 많은 완성차업체 또는 차륜에 관련된 업체 연구소등에서 사용하고 있습니다. 이를 이용하면 완성차의 진동 및 내구성능 시험 진행할 수 있으며, 프로빙 그라운드(Proving Ground)에서의 실차 시험을 최소화 하여 개발비를 절약할 수 있어 최근 승용차 차량 개발에 널리 쓰이고 있습니다. 이런 시뮬레이터는 유압을 이용하여 변위, 속도, 가속도를 실제 차량이 프로빙 그라운드 위를 주행할 때와 동일한 크기로 재현하여야 하는데 이를 위하여 모델기반의 반복학습 제어를 이용합니다. 우리 연구실에서는 비교적 복잡한 Dynamic 특성을 가지고 있는 유압시스템과 그로 이루어진 다물체 구조 물에 대한 모델을 리커다인으로 구성하고 그를 이용한 반복학습제어 이론을 개발하였습니다.

김. 리커다인의 장점은 무엇이라고 생각하십니까?

구. 편의성이라고 생각합니다. 특히 동역학/제어/로보틱스 관점에서 CoLink(코링크)의 효용성이라고 할 수 있겠습니다. 하나의 통합환경 아래서 모델을 만들고 해석하며 CoLink를 이용하여 부가적인 조작이 가능하도록 환경을 구축한 것이 리커다인의 장점이라고 생각합니다. 또한 다른 소프트웨어 패키지, 예를 들어 시뮬링크와의 호환성도 뛰어나다고 여겨집니다.

김. CoLink의 장점을 좀 더 구체적으로 이야기하자면 어떤 것들이 있을까요?

구. 우선 경제적인 면을 고려할 때, 가격 대 성능비가 좋다고 할 수 있을 것 같습니다. 또한 시뮬링크에 비해 사용하기가 편리합니다. 그리고 시뮬링크 이용 시, 타임 스텝을 일정하게 가져가야 하는데, CoLink의 경우, 리커다인과 같이 타입 스텝의 크기가 일정할 필요가 없다는 점도 장점이라고 생각합니다.

김. 다른 소프트웨어 패키지와의 호환성이 뛰어나다는 부분에 대해 좀 더 예를 들어주실 수 있을까요?

구. 우선 AMESIM과 함께 사용할 수 있어 유압 시스템을 모델링하고 해석하기에 유용합니다. 또한 시뮬링크로 이미 구축해놓은 기능들이 있는데, 리커다인과 시뮬링크를 함께 활용할 수 있다는 점이 좋습니다. 이러한 부분들을 통해 제어기를 설계하고 테스트하는 데 도움이 되고 있습니다. 또한 CoLink의 ChScript나 리커다인의 ProcessNet의 경우, 기존에 구축해놓은 C 계열 (C, C++, C#) 코드들을 활용하여 해석을 수행하는 데 유용했습니다. 이를 통해 기존에 구축되어 있거나 오픈된 수치해석 라이브러리들을 이용한 경험도 있습니다.

차량시험용 노면시뮬레이터

김. 향후 리커다인에 대한 바람을 이야기한다면, 어떤 것이 있을까요?

구. Flexible Body의 계산속도가 좀더 향상된다면 좋겠습니다. 기존에 해석하기 매우 어려웠던 Large/Finite Deformation 을 동반하는 문제들에 대한 설계, 해석, 제어에 대한 수요가 많아지고 있음 을 고려할때 이부분에 대한 계산 성능향상이 있다면 유용하게 이용될수 있을것 같습니다.

김. 최근 대학교 학부과정에서의 리커다인 활용이 늘고, 리커다인 학생버전에 대한 관심이 높아지고 있습니다. 기계공학 관련 학생들에게, 리커다인과 같은 해석 소프트웨어 사용과 관련하여 조언을 하나 해주신다면?

구. 학생버전을 저가/무료로 배포한다면 4학년의 졸업논문/설계교과목에 활용도가 높아질것으로 봅니다. 단 유저에 대한 교육이 필요한데 대부분의 학교가 이를 위하여 또 하나의 새로운 교과목을 할애할 수 있는 여력이 없을것이므로 리커다인 학생버젼을 사용하는 기본적인 내용을 영상으로 제작하여 같이 배포한다면 효용성이 높아질 것으로 봅니다.

김. RecurDyn이 교육현장에서의 연구에도 많은 도움이 되고 있는 것 같아 기쁩니다. 말씀해주신 내용 중 유연체(Flexible Body)의 계산 속도 향상에 대한 요청은 CAE 소프트웨어 전반에 거듭 제기될 과제하로 생각하며, 저희 펑션베이는 이와 관련해서 지속적인 노력을 기울이고 있습니다. 특히 V8R4, 그리고 V8R5에서 해석 속도 향상과 관련된 다양한 개선이 있었습니다.

또한 RecurDyn V8R5에서는 G-Modeling이라는 기술을 개발, 도입하여 아직 리커다인에 대한 사용경험이 적은 사용자나 학생들도 손쉽게 강체를 유연체로 변환하고 MFBD 해석을 할 수 있게 함으로써, 전체적인 모델링 및 해석 시간 단축에 큰 도움이 될 것으로 기대하고 있습니다.

앞으로도 보다 다양한 분야에서 리커다인을 활용해주신다면 감사하겠습니다.