멘스 PLM 소프트웨어 기술(Open I-deas)를 이용한 추진제 Grain 설계 자동화 프로그램 개발로 개발기간의 혁신적 감소 및 설계 최적화 실현하였다.

최첨단 무기체계 개발능력 보유
국방 연구소는 국방에 필요한 무기의 연구·개발과 통신·신특수/에너지·지상/무인화·해양·항공/무인기, 시험평가와 관련된 기술연구 등을 담당하여 국방력을 강화하고 자주 국방 완수에 기여하고 있다.
국방과학연구소는 국내 산업기반이 전무한 시절에 기본화기 개발에 성공, 현재 유도무기 등 각종 최첨단 무기체계 개발능력을 보유하고 있으며, 국방과학기술 수준을 선진국의 70% 수준까지 발전시키는 등 우리 군의 전력증강과 국가기술력 발전에 많은 기여를 해왔다.
급변하는 안보정세와 최근 국방 획득제도 개선 추진 등 국방연구개발 환경변화에 따라, 국방과학연구소도 더 큰 역할과 세계 최첨단의 국방연구개발을 수행하기 위한 변화와 개혁을 요구 받고 있다. 국내/외적으로 국방연구개발의 중요성이 더욱 강조되고 있는 시점에서 국방과학연구소는 환경 변화에 적극 부응하는 전략적 경영을 추구하고, 전략비익 무기체계와 미래 체계 개념형성, 신기술 개발에 역량을 집중해 국제적인 경쟁력을 갖춘 세계수준의 첨단 연구소로 발전할 것이다.
복잡한 Grain 형상 구현을 위한 설계 자동화
추진기관은 가스가 좁은 구멍을 통하여 빠른 속도로 분출할 때에 생기는 반작용 힘을 이용하는 기관으로, 제트 기관, 로켓 기관 따위에 쓰인다. 원하는 양의 추진제를 설계압력에서 연소하여 작동기체를 계속하여 공급하고 또한 노즐을 이용하여 연소가스를 고속으로 분출함으로써 추력을 증가시키는 것이다.
추진기관 설계는 시스템으로부터 추력, 연소시간, 크기 및 중량에 대한 대략적인 요구사항을 통보 받으면서 시작되어, 이러한 요구사항들은 화물중량, 목적 등을 고려하여 수 차례에 걸친 시뮬레이션을 통하여 얻어지게 된다.
추진제 Grain은 이러한 추진기관의 성능을 결정하는 추진제 형상을 말하며, 단소형, 내연관형, 동심형, 성형, 다관형, 다공형 등 다양한 형상이 가능하다. 이렇듯 점차 복잡한 형상이 요구됨에 따라 국방과학연구소는 보다 좋고 정확한 결과의 추진제 Grain을 위해 많은 시간을 투자해서 연구개발에 착수했다. 국방과학연구소는 기존에 자체 프로그램 및 I-deas를 활용해 추진제 Grain을 설계했으며, 하나의 프로젝트를 구현하는 데는 약 20일이 소요되었다.
국방과학연구소는 마스터 모델을 활용하여 별도 작업 없이 Grain 초기형상 설계를 할 수 있는 설계자동화가 절실한 시점이었다.
마스터모델 활용, 휴먼에러 방지
이러한 필요성에 의해 국방과학연구소는I-deas NX12를 기반으로 I-deas의 API(Application Programming Interface) 함수인 'Open I-deas'를 통한 개발을 진행했다. Grain을 Case와 Core 두 가지 형상으로 정의함으로써, Case 형상에서 Core 형상의 볼륨을 제거한 후 Grain 형상을 정의하였다. 또한 3차원 형상의 표현이 가능한 설계 변수 설정 후, 향후 모델 변경시에 설계 변수를 변경하여 원하는 크기의 설계 모델을 만들어 내는 방식의 파라메트릭 모델링 프로그램을 개발했다.
이를 통해 국방과학연구소는 마스터 모델을 활용해 별도 작업 없이 Grain 초기 형상을 설계하고, 연소 거리에 따른 3차원 Grain 형상을 획득할 수 있었다. 또한 연소 거리에 따른 연소면적 및 추진제 중량, 무게중심을 획득하고 반복 작업을 자동화함으로써 설계시간을 단축, 최적화 설계가 가능하게 되어 기존에 하나의 프로젝트로 20일이 걸리던 것을 1∼2일에 끝낼 수 있게 되는 성과를 올렸다. 아울러, 설계자의 실수로 인한 설계 에러를 방지하는 효과도 가져오게 되어 추진제뿐만 아니라 추진기관의 전반적인 개발 기간 및 소요비용을 줄일 수 있는 이점을 누릴 수 있게 되었다.
국방과학연구소는 앞으로도 이러한 혁신적인 프로그램을 통하여 설계 효율을 극대화하여 자주국방의 일익을 담당하는데 최선을 다한다는 각오이다.
Open I-deas를 이용한 추진제 Grain 설계 자동화 프로그램은 다양한 Grain 형상 조합으로 인한 설계 최적화를 가능하게 하고, 설계자의 실수를 통한 에러를 방지하는 혁신적인 솔루션이다.