기술사업화분석실 책임연구원 김찬호(Tel : 02-3299-6170 e-mail : chkim@kisti.re.kr)

- 제조업체들의 신속한 시장 출시, 우수한 품질, 저렴한 비용 혁신을 지원 -
- 품질개선, 시간 및 비용절감을 통해 World Class Product 개발 가능-
 

제품 개요
VPD(Virtual Product Development), 즉 가상 제품 개발이란, 분산처리 동시공학(Concurrent Engineering) 환경에서, 시제품을 물리적으로 제작하지 않고도, 정확하고 안전한 제품 형상을 컴퓨터 내에서 디지털 데이터로 설계 및 검증하고자 하는 혁신적인 최적 제품 개발 전략이다. VPD는 제조 업무에 귀속된 모든 사람들 사이에서 범세계적인 멀티미디어 네트워크를 가능하게 한다. 텍스트, 그래픽 및 비디오의 전달을 통해, 실시간 디지털적으로 설계를 검토하기 위한 자연적인 연결 통로가 VPD이다. 세계는 디지털화되고 있으며, VPD 환경은 제조현장에서 그 능력을 발휘하도록 핵심요소들을 간단히 패키지하고 있다. VPD의 핵심은 강력한 형상기반 솔리드(Feature-Based solids) CAD/CAM/CAE 및 3D 프린팅 시스템이다.  VPD(Virtual Product Development)는 현재 세계적인 기업들이 앞 다투어 구축하고 있는 새로운 개념의 시스템으로 해석자에게 다양한 해석을 동시에 통합적으로 산출해 주고, 가상 제품 개발은 제품 개발 기간의 단축과 실제 실험이 불가능하거나 가능하더라도 비용이 많이 드는 실험을 대신해 준다는 장점이 있기 때문에 기업에 다양한 이익을 줄 수 있을 것으로 전망된다. <그림 1>에서 보는 바와 같이 제품개발 기간의 단축, 생산비용의 절감 그리고 제품 품질의 향상에 결정적인 역할을 하게 된다.  

  <그림 2>에서 보는 바와 같이 오늘날 제조업체는 일반적으로 설계 단계에서 비용의 70%가 좌우되고, 제품의 출시가 6개월 늦어지면 수익의 33%가 감소하게 된다. 치열한 경쟁에서 시장을 선점하고 점점 다품종 소량화 추세를 보이는 시장 환경에서 제품의 품질을 보장하려면 기존의 물리적인 생산방식에 의존하는 벽을 초월해야만 하며, 이를 위해 제조업체는 컴퓨터 시뮬레이션을 통한 VPD(Virtual Product Development)로 눈을 돌려야 한다. 아울러서 VPD를 통하여 실질적인 개발 생산성을 행상시키기 위해서는 프로세스의 정립, 데이터 구축 및 자동화 기능이 동시에 구현되고 수행되어야 한다. 이를 위해 마케팅, 연구개발(R&D), 및 제조부문 간의 효과적이고 효율적인 협업이 가능한 조직, 프로세스 체계 및 CAX․PLM 기반의 디지털 응용 시스템 기반을 의미한다. 또한 가상 제품(Virtual Product)은 물리적 제품의 속성 및 특성치를 표현하는 디지털 모델로서 실제 제조 전에 생성하여 외관 디자인, 사용성, 기능 성능, 안전성, 조립성 등을 시뮬레이션 혹은 검증하는데 사용한다.
 
시장동향 및 예측
  국내 CAD/CAM/CAE 시장은 2012년 3,051억 원에서 2020년 14,607억 원으로 성장할 것으로 예상되며 세계시장의 경우도 2012년 130.5억 달러에서 2020년 약 254억 달러 규모로 매년 꾸준하게 성장할 것으로 전망된다. 제품 설계의 생성, 수정, 편집 등을 컴퓨터를 이용하여 효과적으로 수행하는 디지털 디자인, CAD(Computer Aided Design) 분야의 세계 시장 규모는 2012년 73억 달러에서 연평균성장률 7.9%로 성장하여 2020년 118억 달러에 이를 것으로 예상되며, 2020년도 VPD 전 세계시장의 46% 수준에 달할 것으로 예상된다. 또한 컴퓨터를 이용하여 제품을 가공하거나 제작하는 디지털 생산, CAM(Computer Aided Manufacturing) 세계 시장 규모는 2012년 16.5억 달러에서 연평균성장률 11.4%로 성장하여 2020년 39억 달러에 이를 것으로 예상되며, 2020년도 VPD 전 세계시장의 15% 수준에 달할 것으로 예상된다. 그리고 디지털 디자인 된 모델의 성능을 컴퓨터상에서 미리 테스트 및 평가하는 기술로 최적의 디자인 도출, 비용절감, 개발기간 단축 등이 가능한 CAE(Computer Aided Engineering)의 세계 시장 규모는 2012년 26억 달러에서 연평균성장률 7.2%로 성장하여 2020년 45억 달러에 이를 것으로 예상되며, 2020년도 VPD 전 세계시장의 17% 수준에 달할 것으로 예상된다. 

산업체에서 VPD의 적용과 도입
MSC.Software의 고위 임원은 “VPD는 쉽게 말해서 제품수명주기관리(PLM: Product Lifecycle Management)의 한 부분이다. 현재 구축되는 PLM에서 VPD시스템은 꼭 들어가야 하는 솔루션으로 서서히 강조되고 있다. 실제 제품 개발에서 가상 제품 개발을 함으로써 얻게 되는 고객사의 제품 개발 기간 단축은 기업의 생존을 위한 전략이기 때문이다.” 라고 설명했다.
VPD는 세계적으로 서서히 각광을 받고 있는 솔루션이다. 앞으로 VPD시장은 빠른 출시 기한을 맞추어야 하는 제조사로 하여금 투자 우선 대상으로 여겨질 것이기 때문에 그 성장이 많이 기대되는 분야이다. 특히 거의 모든 물리적인 해석을 가상에서 시뮬레이션 할 수 있는 시스템인 VPD 시스템의 영향력은 향후 해석 시장 전체에서 거대한 파장을 몰고 올 것으로 보인다.

맥도널 더글라스(McDonnell Douglas)사는 F/A-18 E/F 전투기의 기획에서부터 생산까지 전 제조과정을 CAD/CAM/CAE 시스템인 Unigraphics와 PDM 시스템인 IMAN을 통하여 생산비용을 25% 절감할 수 있었다.