[자동차] 버추얼 제품 개발 위한 타이어 혁신 기술 '디지털 트윈' 시스템 구축

금호타이어

CAE·인공지능, 디지털 기술 융합
타이어 개발 프로세스에 혁신 이뤄
제품 성능 향상 등 다양한 효율 증가

금호타이어가 디지털 트윈 시스템 구축을 완료, 개발에 투입하고 있다. 이를 통해 다양한 신제품 개발 시간 단축도 가능하다. [사진 금호타이어]

정해진 시간 안에서 성능 좋은 다양한 타이어를 개발, 생산하는 것이 각 타이어 제조사들의 목표다. 그러나 기존의 타이어 개발 과정을 사용해 다수의 신제품을 개발하려면 물리적, 시간적 한계에 직면하게 된다. 이에 타이어 산업도 다양하게 변해가는 중이다. 각종 환경 규제에 대응하면서도 소비자들이 요구하는 성능을 만족하게 하고 첨단 기술을 통해 개발 시기를 단축하는 등 효율까지 고려한 기술들을 개발해 사용하는 것이 최신 트렌드로 자리 잡고 있다.

금호타이어(대표 정일택)도 버추얼 제품 개발을 위한 타이어 디지털 트윈 시스템 구축을 완료하고 디지털 트윈을 제품 개발에 본격적으로 적용하고 있다. 급변하는 모빌리티 산업 변화에 발 빠르게 대응하기 위해 2021년부터 타이어 개발 과정 혁신을 위한 디지털 전환(Digital Transformation)을 시작했는데 그 결과 CAE(Computer Aided Engineering), 인공지능과 디지털 기술을 융합한 디지털 트윈(Digital Twin, DT) 시스템 개발을 완료할 수 있었다.

타이어 디지털 트윈 기술은 기존의 제품개발 프로세스인 실물(Physical) 제품 개발 방식에서 디지털 공간상에 개발 과정을 구현한 가상(Virtual) 제품 개발로 전환하는 방법을 마련해 준다.

타이어 신제품 개발 과정으로는 디지털 기반으로 여러 버전의 타이어 제품 도면을 자동으로 설계하고 빅데이터 및 CAE 성능 예측을 자동으로 수행해 버전별 타이어를 선별하고 인공지능 기반의 최적 설계를 통해 최종 버전을 산출한다. 이후 차량 동역학 해석 기반의 가상 시험 평가를 통해 타이어 성능을 검증하는 과정으로 마무리된다.

최신 타이어들은 회전저항(rolling resistance), 제동 성능, 마모, 승차감, 소음진동(N.V.H) 등의 다양한 성능을 만족하게 하기 위해 컴파운드, 패턴, 구조, 형상 등의 설계 인자들을 최적으로 디자인하기에 기술적 난도가 매우 높다.

금호타이어는 이번에 개발한 디지털 트윈 기술을 통해 전반적인 타이어 개발 프로세스의 혁신을 유도함으로써, 제품 개발 기간 단축, 제품 성능 향상, 개발 비용 절감 등의 다양한 이점을 누리게 된다. 이와 같은 버추얼 개발 환경은 세계적인 타이어 제조사들의 트렌드 중 하나다.

김기운 VPD 센터장(전무)은 “금호타이어는 CAE, 인공지능 및 디지털 기술 등의 신기술을 도입하여 타이어 개발 프로세스를 혁신하고 있다. 금번에 타이어 개발 프로세스에 대한 디지털 트윈 시스템 구축을 통해 Car maker 대응 및 프리미엄 제품 개발 기술력을 한층 더 강화하게 되었다.”고 말했다.

금호타이어는 향후 타이어 트윈 기술을 클라우드(Cloud) 시스템 환경으로 전환할 예정이다. 모든 시스템이 구축되면 타이어 설계자가 언제 어디서나 동일한 기준으로 개발을 진행할 수 있다. 또한 차량 동역학 해석과 연계한 차량 드라이빙 시뮬레이터(Driving Simulator) 기술까지 도입되면 다시금 디지털 트윈 시스템의 고도화가 가속된다.

특히 드라이빙 시뮬레이터 기술은 실차에 시험용 타이어를 적재하고 시험하는 과정을 대폭 축소할 수 있다는 이점을 갖는다. 실차를 타고 진행하는 시험은 날씨, 기온, 노면 등 다양한 영향을 받기에 많은 시간과 인력, 시험을 위한 넓은 장소(시험장)가 필요하다. 그러나 시뮬레이터 기술이 도입되면 최종 검수 단계에서만 전문 연구원이 평가를 진행해 개발 과정 축소는 물론 4계절 내내 다양한 타이어를 사전 개발, 평가할 수 있는 이점을 갖게 된다.

지금까지 다수의 타이어 제조사들은 겨울용 및 4계절 타이어 개발을 위해 여름철이 되면 겨울철을 맞은 다른 대륙으로 이동해 실차 시험을 진행해 왔다. 그러나 각종 첨단 기술이 모두 적용될 경우 4계절 내내 실내서 최적화된 타이어를 개발할 수 있어 제조사의 개발 여건이 크게 개선된다. 금호 타이어뿐 아니라 독일 콘티넨탈, 프랑스 미쉐린 등도 이와 같은 버추얼 시스템의 개발 및 생산 효율성 개선을 위해 많은 노력을 해 나가는 중이다.

오토뷰=김기태 PD kitaepd@autoview.co.kr