Solver X / MIE

MIE: 웹 기반 CAE 렌더링 엔진 및어플리케이션 프레임워크

Solver X AI Solver를 제품으로 제공하기 위한 웹 기반 CAE 플랫폼

Problem

제조업 설계 프로세스와 CAE 병목

설계 검증은 CAD 설계, CAE 해석, 실험 검증을 반복하며, CAE 해석의 계산 비용이 전체 반복 속도를 제한한다.

CAD 설계

3차원 형상
설계 및 변경

→

CAE 해석

mesh 생성
solver 실행

→

실험 검증

시제품 시험
안전성 확인

Solver X AI Solver는 반복 설계 과정에서 가장 비용이 큰 CAE 해석 단계를 빠르게 예측해 설계 검토 시간을 줄이려는 기술이다.

CAD Computer-Aided Design CAE Computer-Aided Engineering

CAE Baseline

CAD/CAE와 기존 CAE 소프트웨어

MIE는 단순 3D viewer가 아니라, 전통 CAE 소프트웨어가 제공하던 핵심 작업 흐름을 AI Solver 서비스에 맞게 웹에서 재구성한 플랫폼이다.

전통 CAE 소프트웨어: Abaqus / Ansys Fluent 계열 워크플로우

MIE: 웹 기반 CAD/CAE 데이터 처리 플랫폼

CAD: 제품의 3차원 설계 형상 데이터

CAE: 형상에 물리 조건을 넣어 변형, 응력, 유동, 열 결과를 계산하고 시각화하는 과정

Need

왜 자체 CAE 플랫폼이 필요한가

AI Solver가 혁신적인 핵심 제품이어도, 이를 실제 업무에서 사용하려면 입력 데이터와 결과를 다루는 제품 플랫폼이 필요하다.

AI Solver만으로 부족

CAD/CAE 데이터 로딩 필요
해석 조건 확인 필요
결과를 3D로 해석할 UI 필요

상용 CAE의 한계

Abaqus/Ansys는 폐쇄형 제품
내부 기능 확장과 깊은 통합이 어려움
Solver X 제품 경험을 직접 설계하기 어려움

자체 플랫폼의 이점

AI Solver 실행 흐름 통합
데이터 포맷과 결과 관리 제어
웹 기반 배포와 사용자 경험 설계

MIE는 Abaqus 전체를 복제한 것이 아니라, AI Solver 서빙에 필요한 핵심 CAE 워크플로우를 웹 환경에서 재구성한 자체 플랫폼이다.

Scope

AI Solver를 제품으로 제공하는 계층

본 프로젝트의 범위는 AI 모델 연구가 아니라, Solver X의 AI Solver를 웹 기반 CAE 워크플로우로 서빙하는 애플리케이션/렌더링 계층이다.

CAD / CAE 모델을 웹에서 로딩하고 scene으로 관리
Material, load, boundary condition 등 해석 입력 조건 확인
AI Solver job을 원격 서버에서 실행하고 결과 리소스 수신
Contour Plot, Displacement, Cutting Plane으로 결과 분석

Application Layer Rendering Engine AI Solver Serving

원격 Solver X AI Solver job 실행 화면

Architecture

MIE 전체 아키텍처

React UI, Babylon.js Renderer, OpenCascade CAD Kernel, Rust/WASM Geometry Kernel을 ECS 기반 Scene이 하나의 CAE 작업 흐름으로 묶는다.

React 기반 UI에서 모델, 해석 조건, 결과 옵션 조작
Babylon.js WebGL Renderer가 대용량 3D 형상과 contour 결과 렌더링
OpenCascade WASM이 STEP B-rep 기반 CAD 데이터 처리
Rust WebAssembly 자체 Geometry Kernel이 FEM mesh와 cutting plane 처리
ECS 기반 Scene이 UI, Renderer, Kernel, Network를 오케스트레이션

Network 계층은 Solver X 원격 서버의 AI Solver job 실행과 결과 리소스 로딩을 담당한다.

Pipeline

CAD / CAE 데이터 처리 파이프라인

CAD B-rep과 CAE Volume Mesh는 데이터 의미가 다르므로 서로 다른 처리 경로를 거쳐 렌더링 가능한 mesh와 결과 시각화 구조로 변환된다.

CAD 입력: STEP B-rep → OpenCascade XCAF → Tessellation → Rendering Mesh

CAE 입력: CATF Volume Mesh → Rust Geometry Kernel → Surface Mesh → Vertex Tensor

CATF는 독자적 CAE 입력 포맷을 통합하기 위한 공통 표현
Surface Mesh 생성 시 원본 node id를 유지해 해석 결과와 연결
Volume Mesh 렌더링과 결과 시각화를 같은 scene 구조에서 처리

Visualization

Vertex Tensor 기반 결과 시각화

WebGL의 attribute 제한을 피하기 위해 node-wise 해석 결과를 texture로 인코딩하고 shader에서 직접 읽어 Contour와 Displacement를 처리한다.

스칼라, 벡터, 텐서 결과를 RGBA float texture로 업로드
time step / mode는 texture array depth로 관리
shader에서 vertex id 기준으로 값을 읽어 색상 또는 위치에 반영
Babylon.js MorphTarget/Skeleton의 texture 기반 방식을 CAE 결과 시각화에 적용

Contour Plot: GPU color output

Cutting Plane: Rust/WASM geometry

Workflow

입력 조건 → AI Solver → 결과 분석

MIE는 단순 viewer가 아니라 AI Solver 실행 전후의 CAE 작업 흐름을 하나의 웹 화면에서 이어주는 플랫폼이다.

Pre-processing

material, load, boundary condition 등 해석 조건 확인 및 수치 조작

AI Solver Run

AI 모델 선택, 결과 이름 지정, 원격 Solver X job 실행

Post-processing

물리량, time step, color range를 조작하며 결과 field 분석

Result

성능 검증 및 테스트 케이스

산업용 형상 로딩, Surface Mesh 생성, WebGL 렌더링을 확인했고 실제 화면 갱신 기준 Actual FPS 60을 유지했다.

테스트 형상	입력 규모	로드 시간	FPS
HL Mando Rack & Pinion	Nodes 14,731 / Elements 173,642	1,951ms	2,500 / 60
Hyundai WIA Gearbox	Nodes 130,898 / Tetra4 530,659	1,351ms	1,303 / 60
LED Stand CAD Model	CompSolid 5 / Triangles 29,355	2,851ms	2,091 / 60

FPS 표기: Absolute FPS / Actual FPS. 실제 화면 갱신은 브라우저 refresh rate에 맞춰 Actual FPS 60을 유지한다.

Surface Mesh 생성 성공 WebGL 렌더링 Actual FPS 60 유지

Babylon.js Inspector 기반 성능 확인