1. 프로그램의 저작 목적 및 배경

설계 분야에서 CAE를 이용한 해석 및 최적설계의 수요는 과거부터 지금까지 꾸준히 증가하고 있으나, 기존 상용 프로그램의 높은 가격으로 인해 중소·중견 기업들이 해석 및 최적화 프로세스를 적극적으로 사용하고 있지 못하고 있다. 더불어 AI 기술이 급격하게 발전하고 있는 가운데, 최적설계에 AI 기술을 적용하는 시도는 아직 시작 단계이다. 본 소프트웨어를 통해 그동안 진행되어 오지 않았던 구조해석/최적설계 통합 AI 플랫폼을 개발하여, 최적설계 기술 보급과 AI 기술 활용성을 높이고자 한다. 

2. 프로그램의 저작 과정

그림 1. python 기반 구조해석/최적화 프레임워크

프로그램 개발 언어는 Python이다. 본 소프트웨어는 위 그림과 같은 라이브러리를 이용하였으며, 핵심 코드인 해석 및 최적화 코드는 자체 개발한 코드를 통해 구현하였다.

소프트웨어는 Import, Preprocess, Analysis, Optimization, Postprocess의 5개 모듈로 구성되며, CAD/Mesh 처리, FSI 해석, Rotor Dynamics 해석, 위상 최적설계, 민감도 기반 최적화, AI 연동, 자연어 처리 입력 등을 지원한다.

3. 프로그램 설명

본 소프트웨어는 해석과 최적화 그리고 AI를 하나의 플랫폼으로 통합한 GUI 기반 소프트웨어이다. 다음의 차별성 있는 3가지 특징이 있다.

1) 다양한 해석 모듈(Fluid Pressure Mapping 기능을 통한 FSI 해석 / Rotor Dynamics 해석)들을 구축

2) 위상최적설계 모듈 구축 및 GUI 연동

3) LLM 기술을 활용하여 최적설계 조건 설정함

그림 2. 해석 모듈 종류 설명 

4. 프로그램의 실용성 및 독창성

본 프로그램은 단순히 프로그램의 in-house code를 넘어 구조해석 및 최적설계를 위한 통합형 AI GUI 플랫폼을 개발하는데 의의가 있다. 상용 소프트웨어와 비교 시 99% 이상의 정확도를 확보하였으며, 최적화 수행 시 초기 설계 대비 81% 성능을 향상시켰다. 더불어, 자연어 기반 최적설계 정식화 기술을 개발하여 편리하게 최적설계를 수행할 수 있게 하여 최적설계 입문자도 편리하게 최적설계를 수행하는 경험을 쌓을 수 있게 하였다. 이를 기반하여 다양한 연구 개발 및 교육 분야에서 해석 및 최적화 기술 적용이 가능하다.