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Q1. 간단하게 소개를 부탁드립니다.

독자 여러분 안녕하세요, 저는 한화에어로스페이스 항공기계연구소에서 근무하고 있는 이인호 주임연구원이 라고 합니다. RecurDyn(리커다인)에 대해서는 입사 후 신입사원 교육으로 처음 접하게 되었고 제어 및 동역학 이 전공인만큼 제 업무에 있어 RecurDyn의 활용이 높을 것이라고 예상하고 있습니다.

Q2. 구체적으로 어떤 업무를 맡고 계신가요?

리커다인은 어떻게 활용 중이신지요? 한화에어로스페이스는 대한민국의 항공방위산업에 사용되는 엔진류 및 로봇, 보안 시스템, IT 솔루션 등을 제 조하는 회사이며, 항공기계연구소에서는 국내 항공우주 분야 및 방위산업 분야의 유압부품, 비행조종 작동기 및 연료시스템을 전문적으로 제작하고 있습니다. 저는 구동계통개발팀에 소속되어 다양한 항공기용 전기식 작 동기 개발을 위해 구동 메커니즘 설계, 구조해 석, 기구학/동역학 해석 연구에서부터 성능 및 제어 분석에 이르기까지 다양한 연구개발을 수행하고 있습니다.

현재 한국항공산업 주관으로 차세대 한국형 전 투기 개발사업(KF-X)과제 중 전투기의 캐노피를 개폐시키는 전기식 작동장치를 개발하고 있습 니다. 항공기에 사용되는 작동장치는 주로 유압 으로 구동이 되는데 유압의 특성상 복잡한 유압순환통로 설계와 가압장치 등 부수적인 장치가 필요하며 유지 보수가 어려운 점이 있습니다.

최근 전기모터의 개발과 높은 신뢰도를 인정받고 있음에 따라 항공업계에서도 전기구동의 장점을 적용하려는 추세입니다. 캐노피 작동장치는 KF-X에 적용된 유일한 전기식 작동기로서 크기가 매우 크고 무거운 캐노피를 열고 닫을 수 있는 회전형 작동기입니다. 따라서 실제 작동시스템을 제작하기 전, 기구학 설계 단계에서부터 성 능파악에 이르기까지 시스템에 대해 다양한 조건의 기구학, 동역학 및 성능 해석이 필수입니다. 특히 작은 모 터에서 출력되는 고속 저토크를 이용해서 큰 캐노피를 움직이기 위해 이를 저속 고토크로 전환되는 기어장치 가 이용되므로 회전 시 부재의 에너지손실이나 효율을 사전에 파악해야 합니다.

이러한 이유로 기어의 회전과 구성품 간의 기구학적 거동을 예측하고 전기모터를 제어하는 알고리즘을 개발하 기 위해 리커다인에서 제공하는 CoLink, Gear-train, RFlex를 이용하여 강체, 유연체 파트를 포함한 기구학/ 동역학 및 제어 시뮬레이션을 통합 수행하고 있습니다.

Q3. 리커다인을 사용하면서 느끼셨던, 다른 소프트웨어와 차별화된 점은 무엇이라고 생각하시나요?

먼저 가장 큰 강점은 강체, 유연체가 포함된 MFBD(Multi Flexible Body Dynamics) 모델에 대한 해석이 용이하 다는 점입니다. 그리고 구속 조건을 설정하기 위한 인터페이스가 상당히 직관적으로 표현되어 있어 학부 때 기 구학 강의를 수강한 사람이라면, 처음 리커다인을 접하였다 하더라도 쉽게 사용할 수 있습니다. 해석을 통해 설 계한 메커니즘이 실제 어떻게 동작되는지 가장 큰 고민이 되는데 리커다인은 Joint, Contact과 Force 조건으 로 실제와 가장 유사하게 시뮬레이션을 할 수 있습니다. 또한 Expression식을 이용하여 내가 원하는 식을 조건 으로 넣을 수 있다는 점에서 다양한 Load case를 분석할 수 있습니다. 모든 해석의 공통적인 걱정사항은 결과 에 대한 신뢰성입니다. 아직 제품이 제작되지 않은 연구개발 단계에서 해석 결과에 대해 검증을 하기 위해 기구 학적 운동방정식을 바탕으로 수식을 세워 하중 데이터를 산출한 값과 리커다인에서 계산된 하중 데이터를 비 교하였는데 매우 유사한 값이 도출되어 리커다인 분석에 강한 신뢰성을 가지고 개발을 진행할 수 있었습니다.

다른 강점은 CoLink*를 통해 Co-simulation이 가능하다는 점입니다. 대학원에서 제어 로직을 공부할 때 Simulink와 M-code를 많이 다루었기 때문에 CoLink를 통해서 Inverter 및 BLDC 모터를 구성하는데 큰 어려움이 없었습니다. 이를 통해 모터의 전기적 성능을 예측할 수 있었고 리커 다인에서 구축한 모델과 Simulink에서 구축한 제어 알고리즘을 연동하여 통합 시뮬레이션을 할 수 있다는 것 은 제 업무에 큰 도움이 됩니다.

또한 해석 결과를 plotting하는데 있어서 시간에 대한 차트는 기본이고 각 구성품이나 구속조건에 따라 변위, 속도, 가속도, 힘 등을 바로 그래프로 출력이 가능하고 결과 데이터를 엑셀이나 텍스트 파일로 Export할 수 있 는 것도 장점입니다.

Q4. 담당 대리점 씨메트의 기술지원에 대한 만족도가 아주 높으시다고 들었는데 특별한 에피소드가 있나요?

저는 아무것도 모르던 사원 때부터 리커다인을 사용하였기 때문에 씨메트로부터 기술지원을 많이 받았습니 다. 한 동안 모터 제어에 관한 공부를 하고 있었는데 씨메트에서 CoLink를 활용한 BLDC모터의 3상, 2상 벡 터제어에 대한 상세한 설명을 받았고 직접 사업장으로 와서 교육까지 진행해 주셔서 많은 도움이 되었습니다.

현재 진행하고 있는 프로젝트에서 구성품 간에 충돌로 인한 구조적 강성분석에 어려움이 있었는데 리커다인 동역학 해석으로 이를 파악할 수 있을 것이라고 판단이 되어 씨메트에 도움을 요청 했었습니다. 씨메트에서 빠 른 대응과 1:1 교육을 진행해 주어서 시간에 따른 충격하중을 산출할 수 있었고 리커다인에서 구조물의 응력 분포를 파악할 수가 있어서 형상을 수정/확정하는데 큰 도움이 되었습니다. 이 자리를 빌려 씨메트 임직원 분 들께 감사인사 드립니다.

Q5. 향후 리커다인에 대해 바람이 있으시다면 말씀해주시겠어요?

CoLink에서 제공하는 모듈이 Simulink에 비해 한정되어 있어 MATLAB에서 알고리즘을 구축하고 연동하는 것을 선호하고 있습니다. 기구학적 거동을 분석하기 위해서 해석시간이 많이 소요되지 않지만 CoLink를 통해 Simulink 블럭을 포함한 통합 시뮬레이션을 하는데 해석시간이 다소 소요되어 이 부분에 대한 개선이 필요할 것으로 보여집니다.* 기어 거동을 포함하는 해석에 대해서는 진행하지 못했지만 V9R3가 출시되고 Gear-train 에 초점을 맞추어 업데이트가 되었다고 하니 모터를 이용한 작동기를 개발하는 저의 입장에서 유성기어나 특 수기어까지 분석할 수 있는 리커다인의 활용도는 계속 증가할 것으로 기대합니다.

*CoLink와 RecurDyn만을 연계하는 경우, RecurDyn 솔버만으로 시뮬레이션을 하기 때문에 빠른 계산이 가능하지만, CoLink 모델 내에 Simulink 블록을 포함할 경우, 시뮬링크와의 Co-simulation(연성해석)을 수행하기에 일반적으로 해석 시간이 증가합니다.

본 인터뷰는 리커다인 판매 대리점인 ㈜씨메트에서 진행하였습니다.