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Ansys OptiSLang Base? 뭐가 달라?

송채영 매니저
태성에스엔이
cysong@tsne.co.kr

Ansys OptiSLang Base? 뭐가 달라?

Introduction

Ansys OptiSLang®은 파라메트릭 설계 탐색 및 최적화를 위한 자동화 프레임워크입니다. Ansys는 사용자 편의를 높이기 위해 기능별로 세분화된 라이선스 체계를 제공하고 있으며, 특히 OptiSLang의 경우 일반적인 PPE 라이선스보다 더욱 다양한 구성을 갖추고 있습니다. 이번 호에서는 2025 R2 업그레이드를 통해 새롭게 추가된 Ansys OptiSLang Base 라이선스가 무엇인지, OptiSLang의 기존 라이선스와 어떤 차이점이 있는지 살펴보려고 합니다.

■ Ansys OptiSLang 개요

최근 시장에서는 강화된 안전 규제를 준수하면서도 성능이 향상된 신제품을 빠르게 출시해야 한다는 요구가 커지고 있습니다. 그러나 설계자가 수동으로 설계 인자를 변경하며 최적화를 수행하는 기존 방식은 많은 시간이 소요될 뿐만 아니라, 상충하는 설계 요구사항 간의 균형을 맞추기 어려워 효과적인 최적화를 달성하는데 한계가 있습니다.

Ansys OptiSLang은 다양한 물리 기반 시뮬레이션과 연계하여 자동화 설계 워크플로우를 구현하여, 파라메트릭 설계 탐색을 더욱 빠르고 효율적으로 수행할 수 있도록 합니다. 또한 다양한 최적화 알고리즘과 자동 최적화 기능을 제공하여 비전문가도 손쉽게 최적화를 수행할 수 있도록 지원합니다.

Capabilities
OptiSLang의 주요 기능은 Process Integration(PI)과 Design Optimization(DO)입니다. Process Integration은 여러 소프트웨어 간의 연결을 의미합니다. OptiSLang은 Ansys의 물리 솔버(Solver) 뿐만 아니라 타사의 CAD, CAE 제품군 그리고 python, excel 등과 같은 툴과도 연결하여 자동화 프로세스를 구성할 수 있습니다.

[그림1] Ansys OptiSLang Process Integration 예시

[그림 2] Ansys OptiSLang과 연결 가능한 Ansys Solver(위)와 3^rd party tool, In-House Tool(아래)

OptiSLang은 Design Optimization을 위한 파라미터 설계 탐색 및 분석을 위해 다양한 분석 기법과 알고리즘을 제공합니다.

[그림 3] Ansys OptiSLang Parametric Design Exploration and Analysis

자동화된 DoE(Design of Experiment, 설계 탐색) 기법은 최소한의 솔버 실행으로도 효율적인 분석이 가능하게 합니다. 이후 사용자는 민감도 분석(sensitivity analysis)을 통해 [그림 4] (b)와 같이 파라미터의 중요도를 순위화하여 확인할 수 있으며 이를 바탕으로 출력에 영향을 주는 주요 인자에 대한 빠른 최적화를 수행할 수 있습니다. 또한, DoE를 바탕으로 계산한 데이터를 기반으로 [그림 4] (a)와 같은 응답 표면을 생성합니다. OptiSLang의 고급 응답 표면을 MOP(Meta model of Prognosis)라고 하는데, 단순한 선형 회귀 모델 뿐만 아니라 Kriging, DFFN 등 고급 알고리즘을 제공하여 비선형성이 강한 모델도 잘 모사하는 응답표면을 생성할 수 있습니다.

[그림 4] Sensitivity analysis 결과, (위) response surface, (아래) coefficient of Prognosis

OptiSLang은 일반적인 최적화 알고리즘인 Gradient-Based(경사 하강법 등) 및 Evolutionary(유전 알고리즘 등)의 계열 외에도, DFFN, DIM-GP 같은 AI 기반 알고리즘을 제공하여 고도화된 최적화를 지원합니다. OptiSLang은 실제 물리 솔버를 직접 계산하는 방식인 Direct Optimization 방법과 MOP(메타 모델)를 솔버로 활용하는 두 가지가 방식으로 최적화를 수행합니다. 특히 CoP(Coefficient of Prognosis) 계수를 기반으로 실제 모델과 유사하게 생성된 MOP를 활용하면 최적화 시간을 크게 단축하면서도 높은 정확도의 결과를 얻을 수 있습니다.

하지만 현장에서는 제조 공차 등의 이유로 최적 설계값을 그대로 적용하기 어려운 경우가 있습니다. 이러한 불확실성까지 고려한 설계를 강건 최적 설계(Robust Design Optimization)라고 하며, OptiSLang은 강건성 분석(Robustness Analysis)를 통해 이를 평가합니다. 강건 설계는 불확실성이 존재하더라도 제품 성능의 변동(σ)을 최소화하여 품질을 보장하는 것을 목표로 합니다.

[그림 5] Robustness analysis 결과 예시

[그림 5]는 입력 변수에 따른 출력 응답의 안정성을 확인하는 확률 분포 그래프입니다. 설계가 강건할수록 응답 분포의 폭이 좁게 나타납니다. 만약 설계가 강건하지 않다면, 제약 조건을 강화하여 재계산을 수행함으로써 사용자가 강건 최적 설계를 확보할 수 있도록 합니다.
또한, 생성된 MOP는 입력에 따른 응답을 준실시간으로 확인할 수 있어 설계 이해도를 높여주며, Web App 형태로 배포하여 설계에 관여하는 비설계자 포함 모든 엔지니어가 협업할 수 있는 환경을 제공합니다.

[그림 6] OptiSLang web app

■ Packaging (License Structure)

Ansys는 사용자의 목적과 수준에 맞춰 OptiSLang의 기능을 선택적으로 사용할 수 있도록 라이선스 체계를 세분화했습니다. [표 1]은 라이선스 별 주요 기능을 요약한 것입니다.

Capabilities	Base	Pro		Premium		Enterprise	AI+
Design Studies
Number of Parameters, Constraints, Objectives	≤10, ≤5, ≤2	unlimited
Basic deterministic DoE	v	v	v		v
Basic Optimizer (NLPQL, EA)	v	v	v		v
Basic Response Surface Methods	v	v	v		v
Advanced Optimizers		v	v		v			+
Advanced DoE & Metamodeling (MOP)		v	v		v			+
Robust Design Optimization		v	v		v
Reliability Analysis			v		v
UQ for Signals, 2D/3D					v
Meta-modeling for fields (2D/3D)								v
Advanced meta-modeling for scalars & signals								v
Process Integration and Workflow Orchestration
Embedded in Ansys	v	v	v		v
Build and automate workflows			v		v
Ansys tool connectors			v		v
Generic Script and Text-based connectors			v		v
Integrate 3^rd party tool connectors			v		v
App generation					v
Concurrent Solver Variant Licensing			+3		+7

[표 1] Ansys OptiSLang License packages and capabilities

일반적인 Ansys의 다른 제품들은 Pro, Premium, Enterprise로 나뉘지만 OptiSLang은 각각 Base와 AI+가 추가되어 총 5가지 라이선스를 제공하고 있습니다.

Base 라이선스는 계산에 사용할 수 있는 파라미터 수는 10개 이내, 제약 조건으로는 5개 이내, 목표값은 2개 이내라는 제한 사항이 있으며 사용할 수 있는 DoE 및 최적화 알고리즘도 제한적입니다.

Pro 라이선스부터는 파라미터 수나 제약 조건, 목표값에 대한 수량 제한이 없습니다. 실제 설계 환경에서는 주요 파라미터를 선정하는 과정이 까다롭다는 점을 고려할 때, 수량 제한이 없다는 점은 큰 이점으로 작용합니다. 또한 Genetic Aggregation Response Surface(GARS), Support Vector Regression(SVR) 등의 고급 알고리즘 사용이 가능하여 비선형성이 강한 모델도 효과적으로 모사할 수 있습니다.

2025 R2 버전부터는 Pro 라이선스로도 강건 최적 설계가 가능해졌습니다. 다만, 여전히 Pro 라이선스까지는 Ansys 플래그십 제품 내에서 OptiSLang을 구동하는 것까지만 허용하고 있습니다.

Premium 라이선스 이상부터는 OptiSLang을 단독 구동(standalone)할 수 있어 타사 제품 연결 및 커스터마이징이 자유롭습니다. 또한, 신뢰성 분석(Reliability Analysis)이 가능하여 설계 품질을 정량적인 지표로 확인할 수 있습니다. 무엇보다 Premium 라이선스의 경우 동시에 4개의 파라미터 해석을 가능하게 하여 해석 시간을 크게 단축시킬 수 있다는 장점이 있습니다.

Enterprise 라이선스를 보유하고 있다면 최대 7개의 파라미터 해석을 추가로 동시에 해석을 가능하게 하여 총 8개의 케이스를 동시에 해석할 수 있습니다. 또한 단순한 scalar 데이터에서 벗어나 signal, 2D 혹은 3D 필드에 대한 불확실성의 정량화도 지원합니다.

또한 web app generation 기능이 포함되어 있어 MOP를 팀 내에 배포할 수 있습니다.

(생성된 web app을 이용하는 경우에는 premium 라이선스만으로도 충분합니다.)

[그림 7]은 premium과 Enterprise 라이선스의 특징인 concurrent solver variant licensing에 관한 설명입니다.

(a)는 OptiSLang premium라이선스가 3개 있는 경우에 해당합니다. 이때에는 OptiSLang 라이선스 1개에 concurrent solver 옵션으로 (+3)*3으로 총 10개의 파라미터 설계 포인트를 동시에 해석할 수 있게 됩니다. (b)는 Enterprise 라이선스가 3개 있는 경우로, (a)와 같은 이유로 기본 라이선스 1개에, 옵션으로 (+7)*3개가 추가되어 동시에 22개의 설계 포인트를 동시에 해석할 수 있게 됩니다.

(a) 1 base solver + 3 + 3 + 3 = 10 ; 10개의 파라미터 설계 포인트를 동시에 해석 가능

(b) 1 base solver + 7 + 7 + 7 = 22 ; 22개의 파라미터 설계 포인트를 동시에 해석 가능

[그림 7] 라이선스 별 동시 해석 가능한 파라미터 설계 포인트 개수

마지막으로 AI+ 라이선스가 있습니다. AI+ 라이선스는 최신 AI 알고리즘인 DIM-GP 알고리즘과 기타 AI 기반 알고리즘 사용을 가능하게 하여 보다 개선된 응답 표면을 얻어낼 수 있습니다. 뿐만 아니라 2D 및 3D 필드 MOP 추출이 가능하여 물체의 표면상의 분포 등을 가시적으로 살펴볼 수 있습니다.

■ Base vs OptiSLang Pro

Ansys는 자동 파라미터 변화 분석을 위한 알고리즘으로 Ansys Design Explorer(DX)라는 프로그램을 지난 10년간 Ansys Workbench 사용자에게 지원해 왔습니다. 그러나 2025 R2부터는 DX를 대체하여 Ansys OptiSLang Base 라이선스가 출시되었으며 Ansys의 플래그십 제품을 구매한 경우 무상으로 사용할 수 있도록 제공하고 있습니다. 하지만 유상 라이선스인 Pro와 비교했을 때, 기능적인 차이가 분명합니다.

Capabilities	Base	Pro
Design Studies
Number of Parameters, Constraints, Objectives	≤10, ≤5, ≤2	Unlimited
Basic deterministic DoE	v	v
Basic Optimizer (MISQP, EA)	v	v
Basic Response Surface Methods	v	v
Advanced Optimizers		v
Advanced DoE & MOP		v
Process Integration and Workflow Orchestration
Embedded in Ansys	Workbench	Workbench, AEDT, Fluent

[표 2] Ansys OptiSLang Base license와 Pro license의 비교

가장 큰 차이는 고급 DoE, MOP, 고급 최적화 기능의 유무입니다. Base에서 제공하는 기본 알고리즘(Polynomial, MLS 등)은 선형 회귀에 가까워 비선형 모델에는 적합하지 않을 수 있습니다. 또한, 비전공자도 최적화를 손쉽게 접근할 수 있도록 돕는 OCO(One Click Optimizer) 기능도 Base 라이선스로는 사용할 수 없습니다. 결과적으로 Base 라이선스는 최적화 입문 단계 혹은 간단한 설계 탐색에는 유용하지만 복잡한 비선형 문제 해결이나 본격적인 최적화 업무 수행에는 기능적인 한계가 있습니다.

맺음말

이번 호에서는 Ansys OptiSLang의 새로운 라이선스 체계인 Base와 전체 라이선스 체계를 살펴보았습니다. Base 라이선스는 기초적인 최적화 전략 수립에는 유효하지만 OptiSLang의 강력한 기능을 온전히 활용하기에는 제약이 따릅니다. 사용자는 Pro, Premium, Enterprise, AI+로 세분화된 라이선스 중 자신의 설계 목적과 환경에 가장 적합한 옵션을 선택하여 최적의 성과를 도출할 수 있을 것입니다.

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■ Packaging (License Structure)

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