LG이노텍-앤시스, 가상 시뮬레이션 '디지털 트윈' 확대 적용

기사입력 : 2024년08월08일 15:35

최종수정 : 2024년08월08일 15:35

[서울=뉴스핌] 김정인 기자 = LG이노텍은 글로벌 1위 엔지니어링 시뮬레이션 기업인 앤시스(Ansys)와 손잡고 '디지털 트윈(Digital Twin)' 기술을 전 공정으로 확대 적용해 나가겠다고 8일 밝혔다.

'디지털 트윈'은 가상 공간에 사물을 똑같이 복제하여, 현실에서 발생할 수 있는 상황을 컴퓨터로 시뮬레이션해 결과를 예측하는 기술이다. 다양한 산업과 사회 문제를 해결할 수 있는 기술로 주목받고 있다. 특히 제품 개발시간과 비용을 줄일 수 있어 제조업에서 도입이 빠르게 늘고 있다.

앤시스는 3D 모델링, 인공지능, 머신러닝 등을 활용한 시뮬레이션 분야에서 세계 최고 수준의 기술력과 구축 경험을 보유하고 있는 것으로 알려져 있다. 이번 협력으로 LG이노텍은 앤시스의 최신 디지털 트윈 솔루션과 시뮬레이션 소프트웨어를 활용하여 글로벌 톱(Top) 수준의 디지털 트윈 환경을 구축할 수 있게 됐다.

문혁수 LG이노텍 대표이사(CEO). [사진=LG이노텍]

앞서 LG이노텍은 앤시스와 함께 일부 개발과 생산 공정에 '디지털 트윈'을 시범 적용하여 가시적 성과를 거두고 있다. 향후 차량 커넥티비티, 센싱 등 자율주행 부품을 비롯한 전 제품군의 개발 및 생산 공정으로 '디지털 트윈'을 본격 확대해 나간다는 계획이다.

◆ 가상 시뮬레이션으로 사전 설계 검증…개발기간 99% 감소

LG이노텍은 연구개발(R&D)에서 '디지털 트윈' 효과를 톡톡히 보고 있다. 가상 환경에서 설계 검증을 진행하고, 그 데이터를 바탕으로 실제 실험 횟수와 시간을 최소화한 것이다.

LG이노텍은 반도체용 패키지 서브스트레이트(PS) 제품 개발에 '디지털 트윈'을 적용, 개발 기간을 99%까지 줄였다.

기판은 제조 과정에서 가해지는 열과 압력 등으로 인한 '휨'(Warpage)현상을 최소화하는 것이 중요하다. 이를 위해 회로 설계 구조, 물질 성분비 등의 조합을 최적화하는 시뮬레이션 과정을 거친다. LG이노텍은 3D 모델링을 통한 가상 시뮬레이션으로 기판 1개의 '휨'정도를 예측하는 시간을 기존 11일에서 3.6시간으로 단축시켰다.

◆ FC-BGA∙전장부품 생산 공정으로 디지털 트윈 확대… 제조 경쟁력 극대화

LG이노텍은 제품 개발뿐 아니라 플립칩볼그레이드어레이(FC-BGA) 생산 공정에도 '디지털 트윈'을 확대 적용했다. LG이노텍은 '디지털 트윈'을 통해 FC-BGA 공정 설비를 최적의 조건으로 세팅하여, 램프업(Ramp-up, 양산 초기 수율 향상을 통한 생산능력 확대) 기간을 절반으로 단축하는 데 성공했다.

기존에는 최적의 FC-BGA 공정 조건을 찾기 위해 많은 시간과 비용을 투입, 수백 번의 테스트를 거쳐야 했다. LG이노텍은 3D 모델링을 사용해 FC-BGA 생산 공정의 설비를 가상 공간에 똑같이 복원했다.

가상 공간에서 공정을 진행하면 컴퓨터가 다양한 공정 설비의 문제점을 파악할 수 있도록 시각화해 보여준다. 설비 안에 있어 실측이 어려운 액체나 열, 공기의 흐름 등 세세한 조건까지 최적화할 수 있다.

뿐만 아니라 LG이노텍은 전장부품 생산 공정에도 '디지털 트윈'을 적극 활용해 생산성을 높였다. 전장부품은 제품 수명이 길고, 날씨의 영향을 많이 받기 때문에 품질 신뢰성 확보가 매우 중요하다.

LG이노텍은 전장부품 신뢰성 확보의 핵심 공정인 '솔더링(Soldering, 납땜)' 공정에 '디지털 트윈'을 적용했다. '솔더링' 공정을 가상 공간에서 시뮬레이션해 솔더에 균열이 발생할 때까지 걸리는 시간을 예측했다. 균열이 발생하는 시점을 최대한 늦출 수 있도록 솔더 도포량, 노즐 설계 등 공정 조건을 최적화해 생산성을 기존 대비 40%가량 높인다는 계획이다.

◆ "디지털 트윈 고도화 통한 '메타 매뉴팩처링' 기업될 것"

앤시스와의 협력을 통해 LG이노텍은 차량 통신모듈, 라이다(LiDAR) 등 신성장 사업을 포함한 전 제품군의 개발·공정으로 '디지털 트윈'을 빠르게 확대해 나간다는 방침이다.

향후에는 개발부터 생산에 이르는 전 밸류체인에 적용된 '디지털 트윈'을 고객과 협력사까지 넓혀 나갈 방침이다. LG이노텍이 구축한 가상의 디지털 트윈 플랫폼에서 협력사와 고객사가 제품 설계를 함께 진행하고, 생산 공정의 효율성을 시뮬레이션 할 수 있게 되는 것이다.

가상 공간에서 발생한 모든 데이터는 실시간으로 수집돼 제품 설계 및 고객 공정 개선에 사용된다. LG이노텍과 협력사, 고객의 모든 데이터가 유기적으로 연결되고, 데이터를 실시간으로 공유할 수 있어 체계적인 품질관리, 효율적인 개발이 가능해진다.

또 가상 설계 및 품질 공정 검증에 AI를 적용해 시뮬레이션 속도와 정확성을 높여 나갈 계획이다. 시뮬레이션으로 수집한 데이터를 AI가 학습하여 최적의 솔루션을 도출, 엔지니어의 의사 결정을 지원하게 된다. 가상 공간이 가진 강점에 AI 기술까지 더해지면, 생산성 향상 효과는 배가 될 것으로 LG이노텍은 보고 있다.

노승원 최고기술책임자(전무)는 "LG이노텍이 그리는 미래는 가상 공간을 통한 시뮬레이션 결과를 물리적 생산 시설과 연동해 실제 생산까지 자동으로 이어지는 '메타 매뉴팩처링'"이라며 "이를 위해 R&D, 생산, 품질관리 등 전 밸류체인에 고도화된 디지털 트윈을 빠르게 접목해 차별적 고객 가치를 만들어 나갈 것"이라고 말했다.

kji01@newspim.com

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광복군, 일본군 무장해제 "항복사실 모르느냐? 변상문의 '화랑담배'는 6·25전쟁 이야기이다. 6·25전쟁 때 희생된 모든 분에게 감사드리고, 그 위대한 희생을 기리기 위해 제목을 '화랑담배'로 정했다. 우리는 그들에게 전의(戰意)가 없는 것을 보이기 위해 기관단총을 모두 어깨에 걸쳤다. 그러고도 만일을 위해서 각각 산개하면서 뛰어내리기 시작했다. 드디어 내 차례가 왔다. 몸을 날렸다. 아. 그때 그 바람 냄새, 그 공기의 열기, 아른대는 포플러의 아지랑이, 그리고는 아무것도 순간적이었지만 보이지 아니했다. 그러나 어쩐 일인가? 우리 주변엔 돌격 태세에 착검한 일본군이 포위하고 있었다. 워커 구두 밑의 여의도 모래가 발을 구르게 했다. 코끼리 콧대 같은 고무관을 제독총에 연결한 험상궂은 방독면을 뒤집어쓴 일본군이 차차 비행기를 중심으로 원거리 포위망을 좁혀오고 있었다. 너무나도 위험한 상황이었다. 이것이 그리던 조국 땅을 밟고 처음 맞은 분위기였다. 동지들은 눈빛을 무섭게 빛내면서 사주경계를 했다. 그러나 아직 기관단총을 거머쥐지는 아니했다. 여의도의 공기가 움직이지 않는 고체처럼 조여들어 왔다. 뿐만 아니었다. 타고 온 C46형 수송기로부터 한 50여m 떨어진 곳의 격납고 앞에는 실히 1개 중대나 되는 군인들이 일본도를 뽑아 든 한 장교에게 인솔되어 정렬해 있었다. 그 앞에는 고급장교인 듯한 자들이 한 줄 또 섰고, 장군 몇 명도 있는 듯했다. 그러나 무엇보다도 8월 18일 한낮의 그 뜨거운 여의도 열기가 우리를 더욱 긴장시켰다. 격납고 뒤에까지 무장한 군인이 대기하고 있었다. 중형전차의 기관포도 이쪽을 향하고 있었다. 환호하는 광복군. [사진= 국사편찬위원회] 비행장 아스팔트 위엔 한여름의 복사열이 그 위기의 긴장처럼 이글대고 있었다. 어느새 우리는 땀에 젖어 있었다. 기막힌 침묵이 십여 분이나 지났다. 그러나 그들은 어떤 행동도 취해 오지 않았다. 마침내 우리가 발걸음을 옮겼다. 우리는 일본군 고급 장교들이 늘어선 쪽으로 한걸음 씩 움직였다. 각자 산개, 조심하라! 누군가가 이렇게 나직하게 말했다. 서해 연안으로 비행기가 고도를 낮출 때 누군가가 유서를 쓰던 일이 이 순간 내 머릿속에서 상기되었다. 일본군 병사들은 우리가 다가서자 의외로 포위망을 풀 듯이 비켜섰다. 우리는 아직 기관단총을 어깨에 멘 그대로였다. 일본군이 길을 열어주자, 그들도 일본군 육군 중장을 선두로 한 장교단이 우리 쪽으로 오기 시작했다. 그가 바로 조선주차군사령관 죠오쯔끼(上月良夫)였다. 쬬오쯔기는 그의 참모장 이하라 소장과 나남 사단장과 참모들을 뒤로 거느렸다. 우리도 좌우로 벌려 섰다. 쬬오쯔기가 「나니시니 이라시따노?(무슨 일로 왔소?)」말문을 열었다. 퍽 야무지게 보였다. 우리는 말 대신 영등포 상공에서 뿌리다 남긴 선전 전단을 내밀어 주었다. 우리의 임무가 일본어와 우리말로 적힌 전단이었다. 거긴 또 우리가 이렇게 들어오게 된 사연도 적혀있었다. 우리는 한 장씩 그 전단을 다른 일본군 장교들에게 나누어 주었다. 쬬오쯔끼는 이를 받아 읽고, "일본은 정전만 한 상태이니 일단 돌아갔다가 휴전 조약이 체결된 다음에 재입국하라"라고 말했다. 그러면서 은근히 위협했다. 자기네 병사들이 꽤 흥분되어 있으니, 만약 돌아가지 않으면 그 신변 보호에 안전책임을 지기가 어렵다는 분위기라고 했다. 이에 이범석 장군이 "네 놈들의 천황이 이미 연합국에 무조건 항복한 사실을 모르느냐? 이제부터는 동경의 지시가 필요 없다는 것을 알아야 한다"라고 맞섰다. 그러나 쉽사리 양보하지 않았다. 옥신각신 말이 몇 번 건너 왔다 갔다. 갑자기 쬬오쯔끼는 한 일본군 대령에게 일을 처리하라고 지시했다. 그러면서 그는 동경서 손님이 오기로 되어 있어 마중을 나와 있던 참이란 말을 하고는 물러가 버렸다" 이범석 장군은 일본군 측에 "조선 총독을 만나 담판 짓겠다'라고 요구했으나 거절당했다. 일본군 무장해제 임무를 띠고 국내로 들어 온 '광복군 국내정진군'은 아무런 소득도 올리지 못한 채 다음 날 8월 19일 14:30분 여의도 기지를 이륙하여 중국으로 돌아갔다. 광복군은 미군정이 시작되고 나서 한참이나 지난 다음에 개인 자격으로 귀국할 수밖에 없었다. 조짐이 좋지 않았다. / 변상문 국방국악문화진흥회 이사장 2025-09-29 08:00

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중국 전기차 주행거리 두배 증가 배터리 개발 [베이징=뉴스핌] 조용성 특파원 = 중국이 에너지 밀도를 두 배 증가시킬 수 있는 전고체 배터리를 개발해 낸 것으로 나타났다. 중국 칭화(淸華)대학 화학공학과의 연구팀은 '음이온이 풍부한 용매화 구조 설계'를 개발해 냈으며, 이를 기반으로 불소 함유 폴리에테르 전해질을 성공적으로 만들어냈다고 중국 관찰자망이 30일 전했다. 해당 연구 성과는 논문 형식으로 국제 학술지인 네이처에 등재되었다. 연구진이 만들어낸 폴리에테르 전해질은 고체이며, 연구팀은 해당 전해질을 사용하여 전고체 배터리를 제작했다. 제작된 전고체 배터리는 604Wh/kg의 에너지 밀도를 기록했다. 이는 현재 리튬 이온 배터리의 에너지 밀도가 150~320Wh/kg인 점을 감안하면 에너지 밀도가 두 배 이상 높아진 것이다. 동일한 무게의 배터리이지만 해당 전해질을 사용한 전고체 배터리는 두 배 이상의 전력을 충전할 수 있는 셈이다. 이론적으로 전기차의 1회 충전 주행 거리가 두 배 증가할 수 있게 된다. 현재 500km가량을 주행할 수 있는 전기차가 1000km를 주행할 수 있게 된다. 해당 전고체 배터리는 안전성 테스트도 통과하였다. 못을 박아도 화재와 폭발이 일어나지 않았다. 또한 120도의 높은 온도의 박스 안에 6시간 동안 방치되었지만, 연소나 폭발이 일어나지 않았다. 또한 500회 이상 충방전을 거치면서도 에너지 저장 용량은 안정적으로 유지되었다. 연구진이 만들어낸 전고체 배터리가 상용화된다면 많은 분야에서 활용이 가능해진다. 전기차의 주행 거리는 두 배 증가하며, 드론의 비행 거리도 두 배 증가하게 된다. ESS(에너지저장장치) 역시 부피당 저장 용량을 크게 끌어올리게 되며 ESS 소형화가 가능해진다. 칭화대 연구진이 개발한 전고체 전해질의 도식도 [사진=네이처 캡처] ys1744@newspim.com 2025-09-30 10:35