시뮬레이션을 통해 성능이 우수한 Le Mans 경주용 완전 전기차를 설계하여 지속성 촉진

Le Mans의 e 레이싱(e-racing)을 향한 질주

지속성을 최우선로 하는 업계 환경에서 더 많은 레이싱 팀이 전기차 대안을 고려하고 있습니다.
하지만 다음과 같은 문제가 있습니다. 전기차를 타고 내구 레이스에 참가할 수 있다면 Le Mans에서는 어떤 일이 일어날까요?
휘발유나 디젤 연료를 주입하는 데 걸리는 시간과 경주용 자동차를 충전하는 시간이 같다면 어떨까요? 네덜란드의 아인트호벤 공과대학교(Eindhoven University of Technology)와 연계된 InMotion 학생 팀이 이 모든 문제를 해결했습니다.

네덜란드 헬몬드의 오토모티브 캠퍼스(Automotive Campus)에 위치한 InMotion은 현재 최신 차량인 레볼루션(Revolution)을 세부적으로 조정하고 있습니다. 레볼루션은 Le Mans의 완전 전기차로, 12분이라는 혁신적인 고속 충전 기술을 장착하고 차세대 배터리 팩이 탑재되어 있습니다.

"우리는 모빌리티 부문을 혁신하는 데 전력을 기울이고 있습니다" 라고 InMotion의 어카운트 매니저인 Martijn Scholtus가 말합니다. "현재 고속 충전 속도가 너무 느리고 이로 인해 전기차를 사용하지 않을 수 있다고 생각합니다. 레볼루션을 통해 충전 시간을 최대한 단축하고자 합니다. 이제 단 12분 만에 충전됩니다. 엄청난 발전이죠. 이게 바로 Le Mans이 만든 경주용 자동차입니다."

"가장 권위 있는 레이스는 Le Mans 24시(24 Hours of Le Mans)입니다. 우리 팀 전체의 목표는 이 기술로 Le Mans 24시에 출전하는 것입니다. Le Mans 24시에서 우수한 성과를 거둔다면 어디에서나 잘 달릴 것입니다."

10년간 이룬 혁신

InMotion 팀은 매년 학생들을 순환 교체하는 방식으로 운영되며 지속적인 혁신을 실행합니다. 경험이 풍부한 이전 팀원은 현재 팀과 매주 만나 정보를 공유하고 기술적 문제를 해결하도록 조언해 줍니다.

InMotion은 4대의 혁신적인 경주용 자동차를 연속으로 제작했으며, 여기에는 유서 깊은 바이오 에탄올 이그니션(Ignition, 학생용 e-포뮬러 3에서 우승), 퓨전(Fusion), 비전(Vision, 공기역학적 e-콘셉트카), 레볼루션(Revolution, 전기 충전 시간이 12분인 진정한 선두 전기차, e-Porsche 또는 Tesla보다 충전 시간이 빠름)이 있습니다.

"10년 동안 학생 팀으로 활동하면서 정말 놀라운 경험을 했습니다."라고 InMotion의 팀 매니저인 Ewout Timmermans는 말합니다. "그래서 InMotion이 특별하다고 생각합니다. 이 팀을 10년 전에 설립하면서 감독 위원회를 설치했는데 지금도 유지되고 있습니다. 최초의 경주용 전기차인 퓨전(Fusion)을 만든 사람들이 지금도 레볼루션(Revolution)에 대한 지식을 전수해 주고 있습니다. 그 지식은 독보적인 수준이죠. 팀이 앞으로 나아가고, 발전하고, 팀의 명맥을 유지하는 것은 중요합니다."

Siemens 솔루션을 사용하여 전문적인 실무 경험 구축

지난해 InMotion의 최대 화두 중 하나는 팀의 전문화였습니다. 학생들은 한 단계 더 발전하여 실제 레이싱 팀처럼 주행하길 바랬습니다. InMotion은 Siemens Digital Industries Software 제품을 사용하여 이를 실현할 수 있었습니다.

"Siemens는 자동차 설계, 제작 및 엔지니어링을 위한 모든 소프트웨어를 제공하는 핵심 파트너입니다."라고 Timmermans는 덧붙입니다.

"탁월한 소프트웨어로 작업해야 합니다. Siemens는 포뮬러 원(Formula One)에도 이와 동일한 소프트웨어 제품군을 제공하고 있습니다. InMotion에서도 프로 팀과 동일한 소프트웨어로 작업하고 있으며, 이를 통해 설계의 한계를 뛰어넘을 수 있습니다. 그 결과, 차고에는 엄청난 엔지니어링 기술로 탄생한 놀라운 경주용 자동차가 있습니다. 독보적이죠."

학생들은 Le Mans 경주용 전기차 주행과 고도로 전문적인 레이싱 팀을 운영하는 것을 목표로 최고의 F1 팀과 동일한 Siemens 소프트웨어 도구를 사용합니다.

혁신적인 사고방식

팀은 레볼루션(Revolution)과 그 시스템의 포괄적인 디지털 트윈을 구축했으며, 여기에는 CAD(Computer-Aided Design)의 세부 작업을 위한 NX™ 소프트웨어와 고급 엔지니어링 작업을 위한 Simcenter STAR-CCM+™ 소프트웨어 및 Simcenter 3D 소프트웨어와 같은 다양한 Simcenter™ 소프트웨어 도구가 사용되었습니다. 팀의 혁신적인 사고방식을 고려할 때, InMotion이 학생 팀 중 최초로 Teamcenter® 소프트웨어를 프로세스에 완전 통합하여 레볼루션의 디지털 스레드에서 올바른 데이터를 활용한 것은 놀랍지 않습니다. Teamcenter, NX 및 Simcenter는 소프트웨어, 하드웨어 및 서비스 모두로 구성된 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 일부입니다. 테라바이트급의 데이터가 전달되는 상황에서 Teamcenter를 사용하면 여러 학생 엔지니어가 디지털 트윈의 복잡한 측면을 동시에 작업하면서 중요한 데이터에 집중할 수 있습니다. Teamcenter는 디지털 스레드에서 고급 시뮬레이션, 데이터 관리 및 테스트 프로세스를 원활하게 연결하여 프로세스를 간소화하는 데 핵심적인 역할을 합니다.

"사람들은 우리가 무언가를 설계하기 시작했다고 생각하지만, 사실은 그렇지 않습니다. 우리는 한 팀으로 레볼루션을 설계했고, 이 프로세스에는 많은 요구사항, 선호도, 아이디어 및 제약이 따릅니다."라고 InMotion의 기술 매니저인 Thomas Kuijpers는 말합니다.

포괄적 디지털 트윈의 이점

InMotion 엔지니어는 설계 입력 및 기준에 따라 작업하면서 고전적인 V-사이클 접근 방식을 사용했는데, 기존에 대부분의 자동차 OEM(주문자 상표 부착 생산업체)이 이를 사용해 설계 개발을 반복했습니다. 팀은 몇 달간의 설계 및 분석 단계를 거친 후, 레볼루션을 위한 청사진을 개발했습니다.

"레볼루션처럼 무언가를 설계하고 싶다면 견고한 기반에서 작업해야 합니다."라고 Kuijpers는 말합니다. "Siemens 도구를 사용하여 작업하는 것이죠, 가령 Siemens NX를 사용하여 3D 모델링을 작업합니다. 우리는 모델을 만들고 이미 디지털 환경에서 해당 모델을 테스트하여 최종 제품을 실제로 구성하기 시작하면 알 수 없는 문제가 발생하지 않는다는 것을 알게 되었습니다."

엔지니어링 팀은 레볼루션 어셈블리의 크기와 모델의 다양한 영역을 작업하는 전문 엔지니어의 수라는 주요 과제에 직면했습니다.

"엔지니어링 팀 규모는 상당히 크기 때문에 여러 엔지니어에게 작업을 할당할 수 있는 기능이 중요합니다."라고 Kuijpers는 말합니다. "Teamcenter를 사용하면 동일한 어셈블리에서 동시에 함께 작업하고 자체 이터레이션을 설계에 적용할 수 있으며, 이 모든 것이 서로의 작업을 덮어쓰거나 어셈블리를 여러 조각으로 분할해야 하는 위험이 없습니다."

디지털 스레드 활용

팀의 일부 엔지니어에게 디지털 트윈을 사용하여 디지털 스레드에서 작업하는 것은 새로운 개념이었습니다. InMotion의 신세대 엔지니어에게 프로토타입 제작 및 즉각적인 문제 해결과 같은 이전 방식은 과거의 일입니다.

"가상 세계에서 이처럼 세부적으로 작업하고 고급 설계 및 엔지니어링 성능을 이렇게 정확하게 구현할 수 있다는 사실이 대부분의 엔지니어에게 상당히 놀라운 일이었습니다."라고 Kuijpers는 설명합니다.

팀은 OOTB(즉시 사용 가능한) 기능과 달리 모든 사람이 모든 Siemens 솔루션을 상세하게 파악하기가 쉽지 않음을 빠르게 인식했습니다. 이들은 네덜란드 베스트 소재의 Siemens Platinum Smart Expert Partner인 Emixa Industry Solutions의 도움을 받았습니다.

"우리가 어려움을 겪고 있었을 때 Emixa Industry Solutions의 컨설턴트들이 항상 신속하게 대응하고 올바른 방향을 제시해 주었습니다."라고 Kuijpers는 설명합니다. "또한 Siemens에서는 특별히 학생을 대상으로 Siemens Xcelerator Academy를 제공하여 추가적인 혜택을 지원합니다. 우리 중 상당수가 이미 대학에서 온라인 과정을 수강했지만 새로운 팀에서 일하기 시작하면 특정 자료와 자습서에 더 많이 액세스할 수 있었습니다. 우리는 이를 매우 유용하게 사용했습니다."

"강도 해석에 NX와 Simcenter를 자주 사용했습니다."라고 InMotion의 배터리 팩 엔지니어인 Chiel Boons는 말합니다. "특히 설계하기 까다로운 부품들로는 모든 컴포넌트를 수용하는 튜브형 프레임, 전체 전기 파워트레인, 리어 서스펜션 및 리어 윙 등이 있습니다.
모든 것이 적합하고 바퀴 하중을 감당할 만큼 튼튼해야 합니다. 이를 설계하기 위해 NX의 모델에서 Simcenter로 즉시 이동하여 강도 해석 테스트를 수행할 수 있습니다. 하중과 구속조건을 적용하여 프레임이 유지되는지, 설계 보강이 필요하거나 또는 일부 재료가 손실될 수 있는 위치를 확인할 수 있습니다."

"이렇게 상호 연결된 Siemens 도구를 사용하면 설계가 실제로 차량에 적합하고 제대로 작동할 것이라고 확신할 수 있습니다." 그는 "어떤 수정 없이도 부품이 제대로 작동하도록 하는 것이 좋습니다."

InMotion 팀은 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 가장 발전된 측면 중 일부를 갖추어 현재는 물론 미래에 대응하는 견고한 엔지니어링 기반 위에서 e-레이싱 에코시스템뿐만 나이라 곧 Le Mans에서도 성공을 거둘 것으로 기대합니다.