무료 유한요소 프로그램인 PrePoMax에 대해 소개하는 글입니다. PrePoMax가 구체적으로 무엇인지, 오픈소스로 배포된 배경과 특징에 대해 알아보도록 하겠습니다.
1. PrePoMax의 탄생 배경
FEM, FEA 해석에 관심이 있는 사람이라면 아바쿠스와 엔시스에 대해 익히 들어봤을 것이며, 써본 분들도 많이 계실겁니다. 그러나, 이런 상용프로그램들은 비용이 상당히 비쌉니다. 그리고 한번 사면 끝나는 영구라이센스가 아니라, 지속적으로 갱신을 해야하기 때문에 어지간히 큰 회사가 아니면 지원이 어렵죠.
이에 대한 대한으로 오픈소스, 즉 무료로 풀려있는 소스들을 사용해 FEM 해석을 하는 방법이 있습니다.
하지만, 불과 몇 년 전까지만 해도 오픈소스를 사용하는 것이 상당히 어려웠습니다. 오픈소스를 만든 사람들은 개발자들이기 때문에, 리눅스와 같은 시스템에서 작동이 용이하도록 만들어졌기 때문에, 윈도우에 친숙한 우리나라의 평범한 엔지니어들은 컴퓨터를 상당히 잘 다루지 않는 이상 사용하기가 실질적으로 어려웠죠. 즉, 오픈소스 코드는 존재하지만 이를 활용해서 FEM을 실행하는 데 까지는 높은 진입장벽이 있었던 것입니다.
하지만, 최근에는 FreeCAD Workbench 나 PrePoMax 와 같은 GUI에서도 활용가능한 프로그램들이 추가적으로 개발되었죠. 그래서 조금만 배운다면 무료로도 FEM, FEA 해석을 해볼 수 있는 시대가 되었습니다.PrePoMax는 CalculiX 솔버 기반의 무료 오픈소스 전처리 및 후처리 프로그램입니다.
복잡한 명령어 입력 없이도 GUI(그래픽 사용자 인터페이스)를 통해 쉽게 유한요소해석(FEM, Finite Element Method)을 수행할 수 있도록 도와주는 소프트웨어인 셈이죠. 슬로베니아 대학의 교수님이 개발하셨다고 합니다.
2. PrePoMax의 특징
아래는 PrePoMax의 주요 특징들입니다.
- 무료, 오픈소스: 상업용 소프트웨어 없이도 고급 수준의 해석이 가능합니다.
- CalculiX와 완전 호환: CalculiX 라는 솔버와 연동되는 프로그램입니다.
- 다양한 파일 포맷 지원: STEP, IGES, STL 등 CAD 파일 불러오기 가능합니다.
- GUI 환경 제공: 마우스 클릭만으로 모델링, 조건이 설정가능합니다. winodws에서 사용이 가능합니다.
- 기본 메쉬 생성 기능 내장: 과거 오픈소스들은 별도 외부 프로그램에서 Mesh 작업을 진행했었지만, PrePoMax는 내장 메시처리 기능이 있습니다.
- 결과 후처리 지원: 응력, 변위, 애니메이션 등 시각화까지 가능합니다.
3. PrePoMax의 역할
PrePoMax는 이름 그대로 아래 전처리기, 후처리기를 모두 합쳐놓았다는 의미입니다.
Pre-Processor (전처리기) + Post-Processor (후처리기) + Maximum (최대 기능)
즉,
CAD 파일을 가져와 모델의 기하학을 정의하고 해석을 위해 경계조건, 하중, 메쉬 등을 설정하며 CalculiX에 입력파일을 전달하고 해석 결과를 받아와 시각화하는 프로그램이라고 보시면 되겠습니다.
4. PrePoMax의 활용 분야
PrePoMax는 주로 구조해석 분야에서 사용됩니다. 유한요소라고도 부르지요.
- 기계부품 응력 해석
- 항공우주 구조물 해석
- 자동차 부품 내구성 해석
- 간단한 열-구조 연성 해석
- 교육용 FEM 소프트웨어 대체
특히 소규모 기업, 연구소, 대학에서 상용 CAE 프로그램의 대안으로 사용되거나, FEM 교육 도구로 활용되고 있습니다. 해외 유튜브에 조금만 검색해보셔도 PrePoMax에 대한 방대한 자료를 얻어보실 수 있습니다. 하지만 국내에는 제대로 된 커리큘럼이 정립되어있지 않은 상황이고, 제가 그 역할을 수행해나가보자 이 강좌를 개설하게 된 것입니다.
요약
PrePoMax는 CalculiX 라는 솔버를 사용하는 무료 FEM 전처리/후처리 소프트웨어입니다.
누구나 GUI 환경에서 유한요소해석을 손쉽게 경험하고 활용할 수 있도록 도와주는 프로그램이기 떄문에, 라이센스 부담없이 언제든 사용해볼 수 있는 프로그램입니다.
“복잡한 해석을, 쉽고 빠르게, 누구나 가능하게” 라는 슬로건으로 만들어진 프로그램이다라고 이해하시면 되겠습니다.