앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례   이번 호에서는 앤시스(Ansys) 소프트웨어인 HFSS, SIwave, Circuit을 활용한 다양한 EMI 시뮬레이션 방법을 소개하고자 한다. 각각의 소프트웨어를 독립적으로 사용했을 때와 서로 조합했을 때의 EMI 해석 과정을 소개한다. ■ 박유순 태성에스엔이 HF팀의 매니저로 Ansys 전자기제품군의 교육, 컨설팅, 기술지원을 담당하고 있다. 반도체 패키지, 커넥터, 케이블, 테스트 소켓 등 High Speed Interface 제품의 SI/PI/EMI 관련 폭넓은 기술 서비스를 제공한다. 이메일 | yspark@tsne.co.kr 홈페이지 | www.tsne.co.kr   1. EMI/EMC 용어 소개 EMI는 ‘Electro-Magnetic Interference’의 약자로서 전자파 장애, 전자파 간섭을 의미한다. 방사되거나 전도되는 전자파가 다른 기기로 영향을 끼치는 것으로, 제품의 오동작을 일으키게 만드는 원인 중 하나이다.  EMS는 ‘Electro-Magnetic Susceptibility’의 약자로서 외부 전자파에 대한 내성을 의미한다. 방사되거나 전도되는 전자파로부터 오동작을 일으키지 않고 동작할 수 있는 내성을 의미한다.  EMC는 ‘Electro-Magnetic Compatibility’의 약자로서 전자기 적합성, 전자파 적합성을 의미한다. 이 용어는 EMI와 EMS를 모두 포함하는 용어로, EMI가 잘 제어되고 EMS가 잘 되어 전파 환경이 쾌적한 상태를 의미한다.    2. 산업체 동향 최근 전기전자, 반도체, 자동차, 항공우주 등 다양한 분야에서 EMI/EMC 관련 연구가 활발히 진행되고 있다. EMI 문제는 제품 기능의 다양화, 제품 크기 감소, 고속 동작 애플리케이션의 증가에 따라 심화되고 있다. PCB의 복잡도는 증가하고 사이즈는 감소되면서 전자기 커플링 효과가 커질 수 밖에 없게 되었고, 다양한 기능이 작은 PCB에 집적되면서 노이즈의 소스가 다양해졌다. 특히 안테나 등이 포함된 고출력 RF 무선 통신 기능이 접목되면서 EMI의 중요성이 더욱 강조되고 있다.   3. 시뮬레이션의 역할 그동안 전자제품의 EMI 분석 및 개선을 위해 측정이 지배적인 역할을 해 온 것이 사실이다. 그러나 측정을 하기 위해서는 제품을 직접 제작하며 테스트 환경을 구성해야 한다. 이 때 제품 제작 및 테스트 환경을 구성하기 위해 많은 시간과 비용이 발생하게 된다. 제품에 필요한 스펙을 충족하지 못할 경우 제품을 다시 설계하고 제작을 해야 하며, 어디서 문제가 발생했는지 찾기 어려운 경우가 있다.  이러한 문제는 시뮬레이션으로 해결할 수 있다. 시뮬레이션을 통해 가상 테스트 환경을 구축하고, 제품을 실제로 제작하지 않고도 성능을 확인할 수 있는 장점이 있다. 또한 제품 개발 단계에서 빠르게 성능을 확인하고 사전에 문제를 발견할 수 있다. 이로써 제품 개발 기간 단축 및 비용 절감 효과를 기대할 수 있다.    4. 앤시스 소프트웨어 조합 앤시스 전자기 제품에는 다양한 소프트웨어들이 존재한다. 이들 소프트웨어를 독립적으로 사용했을 때 어떤 해석이 가능하며 각각의 소프트웨어를 조합했을 때 어떤 해석이 가능한지 소개해 보고자 한다.   (1) HFSS를 이용한 해석 HFSS에서 3D 구조체에 대한 신호선의 손실, Crosstalk, EMI 방사량을 해석할 수 있다. 이 결과를 바탕으로 이상적인 사인파를 인가하여 방사되는 전자기장을 플롯할 수 있다. <그림 1>은 두 개의 신호선에서 나오는 전기장을 플롯한 예시이다. <그림 2>와 같이 HFSS에서 Create Emission Test Report 기능으로 거리 별 Frequency Domain EMI 해석 결과를 얻을 수 있다. 이 때 인가되는 Default Input 값은 1V 사인파이다. 이상적인 소스원을 이용한 EMI 해석을 통해 어느 주파수에서 EMI가 증가하는지 경향을 확인할 수 있다.   그림 1. HFSS E-Field Plot  

Flexible Modeling Extension 기능의 활용   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 8.0(Creo Parametric 8.0)에서 Flexible Modeling Extensions(FMX) 기능을 활용하는 방법에 대해 알아보자. Creo FMX는 모델 트리 정보가 없는 이기종 CAD 데이터, 크레오 내에서 작성된 모델링 데이터를 손쉽게 수정할 수 있게 해 주는 기능이다. 기존의 형상을 활용하여 모델을 수정하며 설계 의도를 훼손하지 않고 효율적으로 후반의 설계 변경을 수용할 수 있으며, 기존 제품을 좀 더 쉽게 재설계하는 유연성을 얻을 수 있다. ■  박수민 디지테크 기술지원팀의 과장으로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 이메일 | smpark@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com     모델을 열고 ‘유연한 모델링’ 탭을 선택하여 Flexible Modeling 수정 작업 화면으로 전환한다.   1. 형상 서피스 선택 기능 형상 서피스 선택 명령을 사용하여 주변 서피스 형상을 빠르게 선택할 수 있다.  

고속 3D 가공 Ⅰ   이번 호부터 클라우드 기반의 퓨전 360(Fusion 360)이 제공하는 3D CAM 기능을 따라하기와 함께 살펴보기로 한다. 첫 회에서는 고속 3D 가공(High-Speed 3D Machining)의 초반 작업에 대해 소개한다.   ■ 이경하 | 한국델켐 기술개발본부 수석 컨설턴트로 델켐 프로덕트의 기술지원 및 교육, 파워밀 실무 능력 시험 출제 및 채점, NCS(국가 직무능력 표준) 교재 및 교육 콘텐츠 개발 업무를 담당하고 있다. 이메일 | gelma@delcam.co.kr 홈페이지 | www.delcam.co.kr   1.파일 열기 퓨전 360의 Data Panel(데이터 패널) →  홈 → CAM Samples → Tutorials에서 ‘Tutorial4’를 선택한다.     2. Setup(작업 좌표계 및 가공 소재 설정) (1) Manufacture 툴바 → Milling 탭 → Setup > New Setup 을 선택한다. 참고로 그래픽 영역에서 모델 주위에 자동으로 가공 소재가 생성되는 것을 확인할 수 있다.  

기업에 진정 필요한 PLM & AI (2)   지난 호의 테마기획에서 미래 제조 혁신을 위한 각국의 움직임과 함께, 기업에서 어떻게 제조 혁신에 접근해야 하는지를 살펴보았다. 이번 호에서는 CAD/PLM 데이터를 활용하되, AI(인공지능) 기술과 오픈소스를 이용하여 기업 내부에서 직접 프로그램하거나 일부만 외부 전문 기업에 개발 의뢰하여 사용할 수 있는 개념을 소개하고자 한다. 여기서 언급된 것들은 제조기업 입장에서 항상 문제가 되거나 이슈가 될 수 있는 항목을 중심으로, 조그만 노력으로 기업 내부에서 처리 가능하거나 상당 부분을 정리한 후에 외부 전문업체에 최종 필요한 프로그램을 의뢰할 수 있는 개념이다. 실제 사용 가능한 프로그램 소스도 소개해 두었으니 다운로드받아서 활용하길 바란다.  ■ 서귀현 전 두산중공업 상무이며, 현재는 중소기업 COO로 ERP, IATF 도입과 Global operation 강화 및 기업과의 협업 프로젝트를 진행하고 있다. 또한 한국인더스트리4.0 협회의 운영이사를 맡고 있다.   1. 단위 업무 혁신 (1) 아이템 표준화 아이템(item) 표준화에 AI를 활용하면 기존 방식보다 훨씬 효과적으로 운영할 수 있다. 표준 아이템을 사용함으로써 우리가 얻는 효과는 말할 수 없이 크고 중요하다. 이것을 언급하기보다는 일반적인 표준화 개념을 보면, <그림 1>과 같이 동일한 품목임에도 실무자가 마음대로 아이템 코드(code)를 사용하는 경우와 표준 아이템으로 정리가 된 후의 정리된 데이터베이스의 모양을 보여 준다.   그림 1. 아이템 표준화 전후   기존 방식은 기업에서 사용할 아이템을 표준화하여 데이터베이스화하고, 표준 아이템에 대한 원칙을 만들어 활용 시에 해당 기준에 따라 사용하도록 하는 것이다.   기존 방식의 문제는 일단 내가 사용할 아이템의 표준 코드를 외우지 않는 경우라면 데이터베이스에서 검색해야 하는데, 이것이 실무자에게 귀찮을 수 있다. 특히 신규로 표준 아이템을 생성해야 하는 경우라면 표준 아이템의 생성 규칙을 따라야 하는데, 이것 또한 실무자 입장에서 귀찮고 번거로운 일이 될 수 있다. 실무자가 귀찮아하게 되면 반드시 대표 아이템이니 하면서 편법을 생각하게 되고, 그러면서 표준 아이템 데이터베이스는 점차 쓰레기로 차게 된다. AI는 이러한 부분에서 업무에 도움을 줄 수 있다. 특히 설계의 경우 PLM을 사용하면 해당 품목에 대한 이미지 정보와 품목 특성에 대한 속성 정보를 가지고 있으니, 이러한 정보를 이용해 AI가 표준 아이템을 자동 생성하거나 기존 표준 아이템 데이터베이스에서 쉽게 찾을 수 있다.  

플루언트를 이용한 전투기 S-Duct 해석   이번 호에서는 앤시스 플루언트(Ansys Fluent)를 이용하여 전투기의 S-Duct 유동 해석 사례를 소개하고자 한다. 또한 S-Duct의 성능 평가 방법 및 플루언트에서 성능 계수를 적용하는 방법에 대하여 알아보도록 하겠다.  ■ 김은자 이메일 | ejkim@tsne.co.kr 홈페이지 | www.tsne.co.kr 태성에스엔이 FBU에서 근무하고 있으며, 유동 해석 기술 지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다.   전투기 엔진에 외부 공기를 공급하는 덕트는 레이더 탐지 면적을 줄여 피탐지성을 감소시키거나 공간적 제약 때문에 S자 형태를 가지게 되는데, 이것을 S-Duct라고 한다. 덕트가 곡선의 형태를 가지게 되면 곡선 부분에서 유동 박리가 발생하게 된다. 따라서 덕트 내부에서 불균일한 압력 분포가 생성된 유동이 엔진에 도달하게 되고, 이는 엔진 성능 저하의 원인이 된다.  이번 호에서는 이와 같은 유동 특성을 알아보기 위하여 전산 해석을 수행하였고, S-Duct의 Port Side와 Starboard Side에서의 압력 분포에 대하여 실험값과 비교하여 전산 해석 기법의 타당성을 검증하였다. 이때 S-Duct의 성능 평가 기준으로는 전압력 회복률을 사용하였다.   1. S-Duct 형상 해석 형상은 RAE M2129 S-Duct로 그랩캐드(GRADCAD) ***위첨자 1) 에서 제공한 형상을 사용하였다. S-Duct의 상세 치수는 <표 1>과 같으며, 덕트 입구(<그림 1>의 왼쪽)부터 출구(<그림 1>의 오른쪽)로 갈수록 직경이 증가하는 확대관의 형태를 가진다.   그림 1. RAE M2129 S-Duct 형상  

미래 지향적인 설계로 제품 혁신을 가속화하는 크레오 8.0 (4)   이번 호에서는 크레오 8.0(Creo 8.0)에서 새롭게 추가된 드로잉의 기능을 알아보자. ■ 김주현 차장 이메일 | sskim@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com 디지테크 기술지원팀의 차장으로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다.   1. ‘드로잉 모델 파일 이름으로 사용’의 기본 옵션 추가 크레오 6.0부터 드로잉 이름을 자동으로 파트 이름으로 사용할 수 있게 되었다. 이는 매번 선택해야 하였는데, 크레오 파라메트릭 8.0(Creo Parametric 8.0)에서는 이를 기본 config 옵션에 추가할 수 있게 되었다.     새 구성 옵션은 ‘drawing_name_sameas_model_name’이다.  ■ No(*) : 확인란이 선택되어 있지 않음 ■ Yes : 확인란이 선택되어 파일 이름을 동일하게 사용 가능   2. 스케치 도구 업그레이드 크레오 파라메트릭 8.0의 드로잉에서 스케치 모드는 많은 부분 향상되었다. 먼저 스케치 도구 세트가 추가되었다. 드로잉을 열어 스케치 모드를 클릭한다.     다음과 같이 크레오 파라메트릭 8.0에서는 스케치 도구가 추가되어 조금 더 쉽고 빠르게 2D 스케치를 할 수 있다. 또한 치수 표시 및 치수 값을 정의할 수 있게 되었다.  

미래 지향적인 설계로 제품 혁신을 가속화하는 크레오 8.0 (3)   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 8.0(Creo Parametric 8.0)의 개선된 부품 모델링 기능을 알아보자. ■ 김성철 이사 디지테크 기술지원팀의 이사로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 이메일 | sckim@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com   1. 구멍(Hole) 피처 개선 크레오 파라메트릭 8.0에서는 피처 작업을 위한 기본 사용자 인터페이스와 대시보드 레이아웃이 개선되었다. 구멍 유형, 프로파일과 옵션을 대시보드에 일관성 있게 직선 배열하여 향상된 유용성을 제공한다.     대시보드에서 주요 패널을 끌어 분리하고 그래픽 화면의 원하는 위치에 배치하여, 여러 옵션을 동시에 표시하거나 피처 생성에서 중요한 패널을 항상 자동으로 확장하여 표시하게 설정할 수 있다. 이를 통해 화면을 사용자에 맞게 최적화하고 효율적으로 재배치하여 사용할 수 있게 되었다.   2. 모든 구멍 유형에 대해 경량 표현 지원     이제 표준 구멍과 스케치한 단순 구멍도 경량 표현으로 빠르게 단순화할 수 있게 되었다. 대량의 구멍을 표현하거나 구멍 패턴을 생성할 때 경량 표현으로 처리하여, 재생성 시간과 그래픽 리소스를 줄일 수 있다.   

퓨전 360의 CAM 작업을 위한 팁&트릭 (2)   지난 호에 이어 퓨전 360(Fusion 360)에서 CAM 작업을 더욱 효과적으로 할 수 있는 다양한 팁을 소개하고자 한다. 이번 호에서는 툴패스 관련 설정을 저장할 수 있는 템플릿, 그리고 작업 효율을 높일 수 있는 공구 보정에 대해 살펴본다.   ■ 이경하 | 한국델켐 기술개발본부 수석 컨설턴트로 델켐 프로덕트의 기술지원 및 교육, 파워밀 실무 능력 시험 출제 및 채점, NCS(국가 직무능력 표준) 교재 및 교육 콘텐츠 개발 업무를 담당하고 있다. 이메일 | gelma@delcam.co.kr 홈페이지 | www.delcam.co.kr   1. 툴패스 템플릿 사용법 작업 시 많이 사용하는 툴패스 종류, 공구, 가공 조건 값을 툴패스 템플릿으로 저장할 수 있다. 다른 모델에 비슷한 가공 방법을 적용하고자 할 경우, 반복 작업 없이 간편하게 저장된 툴패스 템플릿을 불러와 활용할 수 있다.  (1) 클라우드 라이브러리를 사용 먼저 클라우드 라이브러리를 사용하는 방법에 대해서 확인해보겠다.  1) 사용자 환경설정(Preference) 창에서 일반(General) → 제조(Manufacture) → 클라우드 라이브러리 사용(Enable Cloud Libraries)을 체크한다.      2) 템플릿으로 저장하고자 하는 단일 또는 다중 툴패스를 선택하고, 마우스 오른쪽 버튼을 눌러서 나오는 하위 메뉴에서 ‘템플릿으로 저장(Store as Template)’을 선택한다.      3) 템플릿 이름 지정(Specify Template Name) 창이 나오면 선택한 툴패스를 저장할 템플릿 이름(Template name)을 기입하고 확인(OK)을 누른다.   

미래 지향적인 설계로 제품 혁신을 가속화하는 크레오 8.0 (2)   이번 호에서는 크레오 파라메트릭 8.0(Creo Parametric 8.0)의 업데이트된 내용 중에서 기본 디스플레이와 관련된 새로운 기능과 사용방법에 대해 자세히 알아보자. ■ 심미연 디지테크 기술지원팀의 부장으로 Creo 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 이메일 | mysim@digiteki.com 홈페이지 | www.digiteki.com   1. 향상된 대시보드 및 스킨 크레오 파라메트릭 8.0에서는 대시보드가 향상되어 피처 작업 시 쉽게 배울 수 있으며, 유용성도 개선되었다. 새 옵션인 '중요 패널 자동으로 열기(Automatically open important panels)'를 사용하면, 피처 정의 워크플로를 입력할 때 가장 중요한 대시보드 옵션(Options) 패널(일반적으로 참조(References) 또는 배치(Placement) 패널)을 자동으로 확장할 것인지 여부를 제어할 수 있다. 대시보드에서 여러 옵션 패널을 분리하여 화면의 원하는 위치로 끌어(경계에 스냅 지원) 여러 옵션을 동시에 표시할 수도 있다. 이 기능은 다양한 옵션 집합을 제공하거나 여러 추가 이미지 또는 그래픽 옵션 패널을 제공하는 복잡한 피처에 유용할 수 있다.  피처를 완료한 후 다음에 피처를 생성하거나 정의할 때 옵션 패널 분리 위치가 저장되고 자동으로 복원된다. 구성된 동작은 creo_parametric_customization.ui 파일에 저장된다.   그림과 같이 피처 생성 시 다음 단계에 필요한 대시보드 배치 창을 보여준다.  

내부 코너 가공, 곡면 모서리의 3D 챔퍼 가공   퓨전 360(Fusion 360)에서 CAM 작업을 더욱 효과적으로 할 수 있는 다양한 팁을 소개하고자 한다. 이번 호에서는 내부 코너를 가공할 때 내부 반경을 분석하는 방법과 3D 모서리를 따라 모따기 가공을 하는 방법에 대해 살펴본다.   ■ 이경하 | 한국델켐 기술개발본부 수석 컨설턴트로 델켐 프로덕트의 기술지원 및 교육, 파워밀 실무 능력 시험 출제 및 채점, NCS(국가 직무능력 표준) 교재 및 교육 콘텐츠 개발 업무를 담당하고 있다. 이메일 | gelma@delcam.co.kr 홈페이지 | www.delcam.co.kr   1. 공구 파손 없이 내부 코너를 가공하는 방법  CAM 작업은 까다로울 수 있지만, 작업자가 공구를 오래 사용하려면 모델의 내부 코너를 가공하는 방법을 간과해서는 안된다.  이 글에서는 공구 경로를 생성할 때 모델의 내부 반경을 분석하는 것이 왜 중요한지 알아보겠다.    (1) 왜 내부 반경 분석이 중요한가  <그림 1>에서 볼 수 있는 부분을 예로 들어 보겠다. 보다시피 이 모델에는 오목한 반경이 많이 있다.   그림 1   오목한 반경이 많은 모델을 가공할 때 작업자가 잘못된 공구를 선택했다면 미절삭 소재가 남거나 과절삭이 발생할 수 있고, 심지어 공구가 파손될 수도 있다. 이러한 경우는 모두 바람직하지 않은 가공 결과라고 볼 수 있다.  코너 가공 시, 공구와 소재의 접촉 각도가 증가하므로 공구 커터에 작용하는 힘도 증가한다. 또한, 공구 편향으로 인한 공구 파손 또는 표면 조도 불량이 발생할 수 있다.