사물인터넷은 엔지니어링 기술이 무선연결과 클라우드라는 신기술과 손을 잡고, 함께 가도록 만들었다. 컴퓨터 응용 설계(CAD)의 활성화 역시 사물인터넷이 앞장선다.
정리 | MSD(모션시스템디자인) 편집부

오늘날 ‘클라우드’라는 개념은 수많은 분야에서 핵심적인 용어가 되었다. 하지만 사람들은 구체적으로 어떻게 정의해야 하는지 어려움을 겪고 있다. 

클라우드를 쉽게 표현하자면, ‘개인 컴퓨터나 지역 네트워크에 저장되어 있지 않는 자료나 소프트웨어가 위치하는 공간’이라고 설명할 수 있다. 

엔지니어링을 통해 발생한 자료 혹은 소프트웨어는 클라우드에 저장된다. 클라우드는 인터넷을 통해 연결된 네트워크 컴퓨터들을 의미한다.

사물인터넷(IoT) 덕분에 클라우드의 사용이 증가했다. 공장자동화 현장 및 일반 작업현장에서 발생한 자료를 수집하고, 차후에 인터넷을 통해 직원·기술자·CEO를 아우르는 다양한 구성원에게 공유한다. Alert Logic이 발행한 2015 클라우드 보안 보고에 따르면, 기업에서는 2016년 클라우드 서비스에 2천억 달러를 투자할 것이라고 예상했다.

컴퓨터 응용 설계(CAD) 또한 클라우드 방식을 적용하게 되었다. 주요 CAD 기업들이 CAD 컴퓨팅 및 협업 기술을 촉진시켰는데, 이를 통해 CAD 기업들은 사용자들이 설계 파일 접근을 공유하고, 개인 사용자가 다양한 사용자 경험을 바탕으로 CAD 도면을 공유할 수 있기를 바라고 있다.

최신 CAD 솔루션
클라우드는 기본적으로 ‘온라인 기억장치’ 형태를 띠고 있다. 클라우드는 데스크탑 대신 네트워크 컴퓨터에 파일을 저장할 수 있는, 저장소 역할을 한다. 최근 CAD 소프트웨어 역시 클라우드 기술을 적극적으로 활용하고 있다.

1. 오토데스크가 출시한 Autodesk 360 혹은 A360 (이전에는 AutoCAD WS로 불림)는 2010년부터 사용자들이 각자의 2D 및 3D 디자인 모델을 클라우드에 저장할 수 있는 방안을 제공했다. 이 서비스를 활용하면 컴퓨터와 노트북 그리고 태블릿 등을 이용해 원격으로 다양한 플랫폼 및 애플리케이션에 접속할 수 있다. 보다 쉬운 파일 공유가 가능함을 의미한다.

A360 서비스는 사용자들이 서로 파일을 공유할 수 있게 해준다. A360은 원 사용자(및 제작자)가 파일을 수정하며, 다른 사용자들은 열람만 할 수 있도록 설정할 수 있다. 

다른 구성원들을 초대해 파일 내에서 직접 토론할 수도 있다. 최신 업데이트를 즉각적으로 반영하며, 주석을 달 수 있다. 또한 클라우드에 있는 각각의 파일에 대한 메타데이터를 제공하며, 이를 바탕으로 사용자들이 오래된 버전의 파일을 찾을 수 있게 도와준다.

오토데스크가 제공하는 클라우드 서비스의 다음 단계는 퓨전 360(Fusion 360)이다. 단일 클라우드 기반 플랫폼 위에서 전체 상품개발 공정을 구현할 수 있도록 한다.

2012년에 처음 공개된 퓨전 360은 클라우드를 기억장치만이 아닌 소프트웨어로도 활용할 수 있다는 것을 증명했다. 퓨전 360은 특정한 기능을 수행할 수 있다. 협업·인프라스트럭처가 없는 아키텍처·자동 업데이트 등이 대표적이다. 인프라스트럭처가 없다는 것은 프로그램이 PC가 아닌 클라우드에 설치되어 있음을 의미하며, 이를 바탕으로 자료의 소실을 방지할 수 있다. 프로그램 자동 업데이트 또한 오토데스크의 클라우드 서비스에서 실행되며, 따라서 항상 최신 소프트웨어로 작업을 할 수 있다.

퓨전 360의 진정한 가치는 ‘협업’에 있다. 오늘날 사물인터넷의 세계에서는 기술자들이 서로 긴밀하게 작업을 하게 만드는 보다 많은 접속된 장비들이 필요하다. 

퓨전 360은 분산 설계를 가능케 한다. 이를 바탕으로 설계자들이 동일한 파일에 대한 각기 다른 작업물을 동시에 업데이트할 수 있다. 

시뮬레이션은 퓨전 360 내에서 중요한 요소다. 사용자들은 개인 컴퓨터 혹은 클라우드 기반 소프트웨어에서 시뮬레이션을 가동할 수 있다.

2016년 1월, 오토데스크가 클라우드 내에서 완전하게 실행할 수 있는 브라우저 기반 클라이언트를 소개했다. 이 클라이언트를 활용하면 열 시뮬레이션 등의 다양한 시뮬레이션 작업을 클라우드에서 수행할 수 있다. 이 솔루션을 통해 시뮬레이션을 더욱 신속하게 수행할 수 있으며, 한 대의 컴퓨터라는 자원적 한계로 인한 제약이 줄어든다.

2. 다쏘시스템이 출시한 3DEXPERIENCE 플랫폼은 협업 컴퓨터 설계를 위한 일체형(all-in-one) 산업별 접근법이다. 이 플랫폼은 에노비아(ENOVIA), 다쏘시스템 스윔(SWYM), 엑젤리드(EXALEAD), 넷바이브스(NETVIBES), 3D 비아(3D VIA), 델미아(DELMIA), 시뮬리아(SIMULIA), 카티아(CATIA), 지오비아(GEOVIA) 그리고 솔리드웍스(SOLIDWORKS)를 포함한다.

이 플랫폼은 항공우주·국방·에너지·각종 공익사업·건축·공학 기술·공사·수송 등 총 12가지의 산업을 겨냥하고 있다. 예를 들어 건축기술·공학·건설 등에 사용되는 산업 패키지는 세 가지의 산업 경험을 적용하고 있다. 최적화된 건설, 구조물 외관 설계 및 토목 설계 구조 등이 그것이다. 각 분야에서의 경험을 바탕으로 보다 나은 설계를 만들 수 있다.

클라우드 서비스를 사용하면 각 사용자의 역할을 지정할 수 있다. 각각의 역할은 프로젝트 내에서 특정 도구와 역량으로 작용한다.

3DEXPERIENCE에는 공업·시뮬레이션·인체 공학·기계 가공·로봇 공학·제품계획 등 다양한 산업별 역할(Role)들이 있다. ‘엔지니어링 온 더 클라우드’에는 3D 마스터 개념 설계자, 3D 마스터 설계자, 기계 설계자, 기계 부품 설계자, 기계 모형 설계자, 기계 시뮬레이션 설계자, 복합 설계자 및 결과물 제조자 등 다양한 역할이 있다. 

3DEXPERIENCE에는 각 지역에서 직접 구분할 수 있는 219개의 기능과 클라우드 서비스 내에서 구분할 수 있는 115개의 기능이 있다.

경험을 바탕으로 해 아키텍처를 배치하는 것으로 사용자들은 애플리케이션을 직접 모델링하는 접근방식 대신 특정 산업분야를 통해 프로젝트에 접근한다. 예를 들어, 3D 모델링에 카티아를 사용하거나 부품 시뮬레이션에 시뮬리아를 개별적으로 사용하는 대신 산업 패키지를 활용함으로써 목표를 달성할 수 있다.

3. 일부 프로그램은 PC 내에 응용프로그램을 설치하지 않고 클라우드 CAD 컴퓨팅에 접근하기도 한다. 
온쉐이프(Onshape)는 풀 클라우드 3D CAD 시스템이다. 웹 브라우저는 물론, 안드로이드와 애플 등의 기기를 활용한 모바일 플랫폼도 제공한다. 다쏘시스템 혹은 오토데스크와 비교했을 때 온쉐이프는 컴퓨터에 직접적으로 설치하는 ‘물리적 형태’가 없다. 온쉐이프는 기존의 제품수명주기관리(Product Life Management, PLM) 시스템을 활용하며, 온라인으로 PLM 시스템을 연결·관리한다.

온쉐이프는 특정 프로그램의 CAD(솔리드웍스·프로/엔지니어·카티아·NX·DWG 등) 형식 및 일반 CAD 형식(IGES·SAT·STEP·ACIS·JT·Parasolid·DXF 등)을 두루 읽을 수 있다. 

온쉐이프는 다양한 사용자가 같은 모델에 대한 작업을 수행할 수 있도록 파일들의 또 다른 버전들 혹은 부분들을 생성하여 협업 클라우드 설계를 제공한다. 

온쉐이프는 사용료나 서비스 팩이 없다. 월간 사용료 지불만으로 사용할 수 있다.

4. 온라인 협업 및 클라우드에 대한 또 다른 접근 방식은, 소프트웨어로 모든 작업을 처리하지 않고, 온라인 시뮬레이션 애플리케이션을 별도로 제공하는 것이다. 콤솔 멀티피직스(COMSOL Multiphysics)는 모델링·시뮬레이팅을 위한 물리학 기반 소프트웨어 플랫폼이다. 이 소프트웨어는 열전달·관 흐름·플라즈마·음향·CFD 등 총 25가지의 물리학 기반 시나리오를 시뮬레이션할 수 있다. 사용자는 콤솔 내부에서 제작한 파일 혹은 솔리드웍스·오토캐드·프로/엔지니어·카티아 등 여타 모델링 프로그램을 활용해 제작한 파일의 3D 모델을 구축할 수 있다.

이 플랫폼은 유한 요소를 해석 하기 위한 그물망(메쉬)를 생성한다. 그물망은 자동 혹은 수동으로 생성할 수 있다. 사용자가 직접 정의할 수 있는 사항에는 다양한 수준이 있다. 경계조건·재료·열 흐름 혹은 유체 흐름·공급 및 소모에 대한 조건·편미분 방정식에 대한 고유 설정 등을 예로 들 수 있다.

콤솔 플랫포머는 각 방정식에 대한 사전 설정 목록(Preset List)을 시뮬레이션할 수 있는 목록이다. 하지만 사용자는 고유의 방정식을 생성하거나 사전에 설정된 식을 수정할 수 있다.

소프트웨어는 변수와 수식 그리고 순람표(Lookup Table)에 대한 일련의 목록을 가지고 있다.

콤솔의 애플리케이션 빌더(Application Builder)는 기업이 클라우드를 통해 시뮬레이션 소프트웨어를 제공하는 방식에 대한 것이다. 다양한 사용자가 동시에 동일한 파일에 대해 작업하는 것이 아닌, 각자의 시뮬레이션을 기반으로 하는 애플리케이션을 만들 수 있다. 애플리케이션 빌더는 작업물에 대한 분석 작업을 수행하고, 플러그 앤 플레이 웹 기반 애플리케이션을 생성한다. 사용자는 완전한 기능 분석을 수행하면서도 자유로운 수정이 가능한 환경을 구축할 수 있다.

관을 통과하는 유체에 대한 분석을 개발했고, 온도·체적 유량·관 직경 등의 변화에도 대처할 수 있게끔 만들어졌다고 가정하자. 이 경우 클라우드 사용자 입력을 통해 다양한 항목의 값을 수정할 수 있다. 

애플리케이션은 COMSOL의 서버를 통해 직접 호스팅하거나 아마존 혹은 리스케일 등의 유료 고성능 컴퓨팅 클라우드 플랫폼을 활용한 제3자 클라우드 서비스를 통해 호스팅할 수 있다.

현존하는 장애물, 그리고 보안과의 씨름
클라우드 서비스를 사용하는 것에 대한 반감은 기술에 대한 믿음 부족에서 비롯된다. 

많은 기업들은 소프트웨어를 소유하는 것을 선호하지 않는다. 클라우드만을 사용하는 플랫폼을 선택하면 원격으로 소프트웨어를 사용하는 것에 대한 라이선스 비용만 지불하면 된다. 이는 엄밀히 말해 소프트웨어를 ‘임차’하는 것이다. 

소프트웨어를 물리적으로 소유하고 있다는 것은 물리적인 하드디스크에 소프트웨어를 설치했음을 의미한다. 이 경우 사용자 혹은 기업이 사용료, 지원 계약, 혹은 지원하지 않는 소프트웨어 등에 구애받지 않고 소프트웨어를 계속해서 사용할 수 있다. 

기존 소프트웨어를 가지고 있는 기업들은 계속해서 소프트웨어를 사용하기 위해 한 대의(프로그램을 설치한) 컴퓨터를 계속해서 사용하는 경우가 많다. 이러한 행동은 향후에 논의할 문제, 즉 인터넷 속도와 접근성에 대한 문제를 야기한다.

클라우드 컴퓨팅은 빠른 인터넷 속도를 필요로 한다. 설계 혹은 분석하고자 하는 파일의 크기가 상당히 클 수 있기 때문이다. 인터넷에 의존한다는 것은 연결이 끊기거나 서버가 다운되었을 때 작업을 중단해야 함을 의미한다. 

콘텐츠 전달 네트워크 서비스 기업인 아카마이의 2015년 3분기 분석 결과에 의하면, 미국의 평균 인터넷 속도는 매초 12.6 메가바이트(Mb/s)로 세계에서 16등을 기록했다. 특별히 낮은 광대역 범주(4Mb/s미만)에 속하는 지역은 없었지만, 일부 지역은 광대역 범주가 7Mb/s 정도로 낮았다. 이러한 지역들은 클라우드 서비스를 적용하기 어려울 것으로 보인다.

와이파이 접속 역시 고려해야 한다. 와이파이의 경우 보다 복잡하다. 802.11ac 와이파이가 낼 수 있는 최대 속도는 이론적으로 1300Mb/s. 하지만 실제 속도는 거리 및 안테나의 연결 상황에 따라 달라진다.

지난 2013년, 어낸드 테크는 다양한 802.11ac 라우터를 실험했다. 그 결과 5ft.(152.4㎝) 거리에서의 최대 속도는 364Mb/s, 20ft.(609.6㎝) 거리에서의 최대 속도는 140Mb/s가량이라는 것을 발견했다. 

하지만 이 실험을 통해 나온 수치는 최상의 시나리오라고 할 수 있다. 실제 상황에서 와이파이를 활용한 통신 속도는 거리와 장애물 그리고 전자간섭 등으로 인해 점차 낮아진다.

클라우드를 사용하고자 할 때 가장 큰 고민거리는 보안과 관련한 것이다. 사람들은 데이터를 제어하지 못하게 되거나 해커들이 데이터를 손상시킬 것을 두려워한다. 알러트 로직의 ‘2015 클라우드 보안’ 보고에 의하면 클라우드 소비자 중 70%가 애플리케이션 공격을 받았고, 56%가 무차별 대입 공격(Brute Force, 암호를 얻기 위해 무차별적으로 모든 값을 대입하는 것. 편집자 주)을, 37%가 트로이 목마 공격을 받았다고 한다. 

직접 설치형 프로그램에 대한 공격의 양상은 조금 다르다. 애플리케이션에 대한 공격이 52%, 무차별 대입 공격이 47%, 트로이 목마 공격이 57%였다. 

앞으로 클라우드 서비스에 대한 공격은 계속해서 증가할 것이다. 보다 많은 이들이 클라우드 서비스를 사용하게 되며, 이로 인해 범죄자들이 보다 큰 표적으로 삼을 것이라는 게 업계의 중론이다.

클라우드를 도입하자
CAD 클라우드 서비스의 수용은 앞으로 수 년 동안 어려운 과제로 남는다. 핵심 과제는 두려움을 극복하고 보안의 현실을 이해하는 것이다. 흔한 클라우드에 대한 오해로는 위의 표와 같은 것들이 있다.

많은 기업에서 이미 클라우드 서비스를 사용하고 있다. 이들 기업은 PLM 시스템을 바탕으로 클라우드를 활용해 설계 모델을 저장 및 관리한다. PLM 데이터 센터를 기업 외부에 두어 보다 안전하게 관리할 수 있다. 

이 다음 단계는 모델링 소프트웨어 역시 기업 외부에서 관리하는 것이다.

기술과 보안 및 관련 표준의 발달은 클라우드의 진전에 기여한다.

라이파이(Li-Fi) 등의 새로운 와이파이 연결은 스피드를 224Gb/s의 속도로 높일 것으로 기대하고 있다. 라이파이는 와이파이와 유사한 방식으로 고속 통신을 제공하기 위해 LED를 사용해 속도를 높인다. 

와이파이 협회는 HaLow라는 새로운 버전의 와이파이를 발표했다. HaLow는 무선 신호를 900㎒(현 기준은 2.4㎓ 및 5㎓)로 전송한다. HaLow는 웨어러블 기기 혹은 모바일 기기들과 같은 소형 배터리 기기의 연결성 향상을 위한 것으로, 배터리 수명을 최대한 활용하고 수명 저하를 막는 역할을 한다.

클라우드 서비스에 적용되는 표준이 증가하면 사용자 증가에 도움이 되며, 표준을 적용하는 기업에 대한 신뢰 역시 높아진다. 오토데스크 및 다쏘시스템과 같은 기업들이 적용한 표준으로는 다음과 같은 것들이 있다.

ISO/IEC 27001:2013: 정보 기술-보안 기법들-정보 보안 관리 시스템. 

ISO/IEC 27017: 클라우드 컴퓨팅 보안 및 개인정보 관리 시스템. 

ISO/IEC 27036-x: 클라우드 공급망에 중요한 역할을 포함하도록 계획된, 공급업체 관계를 관리할 때의 정보 보안을 위한 다중 표준.

보안은 언제나 전쟁이다. 인터넷상에서 해커와 방어자들 사이에 일어나는 전쟁. 이런 문제점들이 존재하고 있기는 하지만, 완전한 클라우드 도입은 계속해서 가시화되고 있다. 클라우드 컴퓨팅에 미래가 달려있다고 느껴질 정도다. 

델은 2015년 발간한 ‘글로벌 기술 도입지수’를 통해 직접 설치형 클라우드를 도입하는 기업은 클라우드 도입을 고려하지 않는 기업과 비교해 46%가량 더 성장하며, 외부 설치형 클라우드를 도입하는 기업은 51%가량 더 성장할 것이라고 내다봤다.

모든 기술이 그렇듯, 클라우드 역시 도입과 채택이 늘어날수록 보다 강력한 기술이 될 것이다.