알테어가 칩, 인쇄회로기판(PCB) 및 집적회로(IC) 등 전자 부품에서 전체 시스템에 이르기까지 빠르고 정확한 다중 물리 시뮬레이션을 지원하는 '알테어 심솔리드'를 2024년 2분기 중 출시한다고 밝혔다. 심솔리드는 복잡한 형상의 구조 문제를 빠르고 정확하게 예측하는 시뮬레이션 소프트웨어로, 전처리 과정 없이 빠르게 시뮬레이션할 수 있다는 점이 특징이다. 전자 CAD(ECAD)에서 해석 단계로 넘어갈 때 필수인 메시 생성은 매우 복잡하고 오래 걸리는 작업이다. 하지만 심솔리드는 메시 생성을 제거해 시뮬레이션 속도를 기존 대비 최대 25배까지 향상시킨다. 이는 엔지니어들이 더 빠르고 효율적으로 설계 대안을 탐색하고 최적화할 수 있음을 의미한다.     이번 출시로 조선, 항공우주와 자동차 산업에서 대형 구조물 구조 해석에 많이 쓰이던 심솔리드는 이제 전자 산업을 위한 기능까지 확장하게 됐다. 최신 버전은 반도체 칩, PCB와 IC의 구조 및 열 해석을 지원한다. 또한 신호 무결성(SI), 전력 무결성(PI), 전자기 호환성/간섭(EMC/EMI) 등 복잡한 요소들을 반영한 시뮬레이션도 할 수 있고, 단위는 미터에서 나노미터까지 지원해 반도체 칩 설계에도 적용이 가능하다. 알테어는 심솔리드에 향후 전자기 해석 기능도 추가할 계획이다. 이를 통해 전자회로와 전자 부품의 전자기적 특성도 함께 시뮬레이션 할 수 있게 된다. 효율적인 메시리스(meshless) 환경에서 열, 구조, 전자기 등 다양한 해석 기능을 통합적으로 제공해 엔지니어들이 보다 나은 설계 결정을 내릴 수 있도록 지원한다는 목표다. 알테어의 짐 스카파 CEO는 “전자 산업이 점점 복잡해지고, 소형화에 대한 요구가 커지면서 엔지니어들은 종종 시뮬레이션의 정확성과 신속성 사이에서 타협해야 하는 상황에 직면한다”면서, “심솔리드는 PCB와 IC의 복잡한 세부 사항까지도  빠르고 정확하게 분석할 수 있도록 도와주기 때문에 전자부품 설계 및 해석 과정의 효율성과 정확성을 높일 수 있을 것”이라고 말했다.

멀티피직스 해석, 안전 시뮬레이션, Simcenter 3D   주요 CAE 소프트웨어 소개    ■ 개발 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, www.plm.automation.siemens.com/global/ko ■ 자료 제공 : 지멘스 디지털 인더스트리 소프트웨어, 02-3016-2000, www.plm.automation.siemens.com/global/ko / 델타이에스, 070-8255-6001, www.deltaes.co.kr / 스페이스솔루션, 02-2027-5930, www.spacesolution.kr   Simcenter 3D는 구조, 음향, 유동, 열, 모션, 전자기장, 재료 및 복합소재 해석을 지원하고, 최적화 및 다중 물리 시뮬레이션을 포함하는 시뮬레이션 솔루션이다.  솔버 및 전/후처리 기능은 시뮬레이션 기반의 통찰력을 시간 내에 얻기 위해 필요한 모든 도구를 제공한다. 또한, 1D/3D를 연동한 시뮬레이션 및 시험/시뮬레이션을 연계한 Hybrid 모델링 기능 덕분에 Simcenter 3D는 이전보다 현실적인 시뮬레이션 성능을 제공할 뿐만 아니라, 데이터 관리 기능을 갖춘 확장 가능한 개방형 CAE 통합 환경이다.  Simcenter 3D는 고성능의 지오메트리 편집, 연상 시뮬레이션 모델링 및 다분야 솔루션을 업계 전문 기술과 통합하여 시뮬레이션 프로세스 속도를 단축한다. Simcenter 3D는 모든 CAD 데이터와 함께 사용할 수 있는 독립형 시뮬레이션 환경을 제공하며, NX와 통합되어 원활한 CAD/CAE 경험을 제공한다. 1. 주요 기능 (1) CAE 전처리(Pre-Processing) 기능 CAD/CAE 단일 사용자 환경에서 설계자부터 전문 해석자까지 사용 가능한 CAE 전/후처리 도구를 제공하고, 높은 수준의 CAD 수정/편집 기능을 이용하여 더욱 효율적이고 빠르게 3D 시뮬레이션 모델을 생성할 수 있다. ■ 설계 검증을 위한 CAE/CAE 통합 사용자 환경지원 ■ 다분야, 다물리 해석을 위한 플랫폼 제공 ■ 동기화 기술로 직관적이고 빠른 CAD 수정 ■ CAD 형상 연계 유한요소 생성 ■ 복잡한 모델을 위한 유한요소 Assembly 구조 지원 ■ Simcenter Nastran 외 3rd Party Solver 지원 ■ 설계 검증 프로세스 구축 및 자동화 가능 (2) 구조 해석 Nastran Solver를 이용하여 정적, 모드, 좌굴 해석 등의 선형 구조 해석을 지원하고, 미소변형 및 거동하는 대형 제품의 구조 해석을 빠르게 수행하는 SMP, DMP 방식의 병렬계산을 지원한다. 기하 비선형, 접촉, 소성, 크립, 초탄성 거동 등 모든 비선형 모델을 지원할 뿐만 아니라, 대부분의 선형 비선형 문제를 순차적으로 수행할 수 있는 Multistep 솔루션을 제공한다.  특히 가스터빈, 펌프 등의 회전 시스템이 작동할 때 회전 RPM/Unbalance/Gyroscope 효과에 의해 공진주파수가 변화하여 진동을 유발하는 형상에 대해 예측하고 개선하는 Rotor Dynamics 솔루션과 3D Printing 형상의 제작 과정에서 열변형 등의 문제를 사전에 예측하여 변형된 보상 형상을 CAM에 내보냄으로써 실제로 출력하고자 하는 형상을 trial-and-error를 최소화하는 Additive Manufacturing 솔루션을 제공한다. (3) 음향 분석 음향 해석은 보다 조용한 제품, 소음 규제 준수, 음장 예측 작업 등 당면 과제를 해결하는 데에 도움이 될 수 있다. Simcenter 3D는 통합 솔루션 내에서 내부 및 외부 음향 해석을 제공하여 초기 설계 단계에서 정보에 기반한 의사 결정을 지원하여, 제품의 음향 성능을 최적화하도록 한다. 확장 가능한 통합 모델링 환경에는 효율적인 솔버와 해석이 용이한 시각화 기능이 통합되어 있어서 제품의 음향 성능을 신속하게 파악할 수 있다. ■ 경계요소법(BEM), 유한요소법(FEM), 기하 음향학(RAY) 기반의 음향해석 지원 ■ AML(Automatically Matched Layer)을 이용한 무한 방사조건 지원 ■ FEM AO(Adaptive Order)를 이용한 계산속도 향상 ■ 다양한 시뮬레이션을 이용한 소음해석 프로세스 → MBD/EM/CFD to NVH (4) NVH & FE-TEST Correlation 시스템 수준의 FE 및 테스트 결합 Hybrid 모델을 만들고 실질적 하중 조건 규명(TPA)과 소음 및 진동 반응을 시뮬레이션 하는데 필요한 도구가 결합되어 있다. 소음 및 진동 성능을 탐색하고 가장 중요한 원인을 정확히 파악하기 위한 여러 가지 시각화 및 해석 도구가 여기에 포함된다. 사용자에게 익숙한 도구를 통해 엔지니어는 설계를 신속하게 수정하고 소음 및 진동 성능의 영향을 몇 분 안에 평가할 수 있다.  Simcenter 3D는 시뮬레이션 모델의 신뢰성을 향상시킬 목적으로 측정된 동특성과 예측 모델 사이의 상관관계를 규명하고, Nastran SOL200 기반의 민감도 해석을 통해 시뮬레이션 모델의 신뢰성 향상 및 모델링 표준화를 지원하는 FE-TEST Correlation을 지원한다. (5) 모션 해석 복사기, 슬라이딩 선루프 또는 윙플랩 같은 복잡한 기계 시스템의 작동 환경을 이해하는 것은 어려울 수 있다. 모션 시뮬레이션은 기계 시스템의 반력, 토크, 속도, 가속도 등을 계산한다. CAD 형상 및 어셈블리 구속조건을 정확한 모션 모델로 즉시 변환하거나 처음부터 직접 모션 모델을 만들 수 있으며, 내장된 모션 솔버와 후처리 기능을 통해 제품의 다양한 거동을 연구할 수 있다. (6) 내구 해석 내구성 엔지니어에게 가장 어려운 작업은 가장 효율적인 방식으로 오류 방지 구성요소와 시스템을 설계하는 작업이라는 데에는 이견이 없다. 피로 강도가 충분하지 않은 시스템 부품은 영구적인 구조적 손상과 생명에 위협이 될 수 있는 상황을 초래할 수 있다. 실수는 제품 리콜을 초래해 제품뿐만 아니라 전체 브랜드 이미지에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.  개발 사이클이 짧아지고 품질 요구사항이 계속 증가하면서 테스트 기반 내구성 방식은 그 한계를 드러내고 있다. 시뮬레이션 방법으로 내구성 성능을 평가하고 향상시키는 것이 유일하게 유효한 대안이다. Simcenter는 실제 하중 조건을 빠르고 정확하게 고려해 피로 수명 예측 해석을 수행할 수 있는 최첨단 해석 방법에 대한 액세스를 제공한다. (7) 열해석 Simcenter 3D Thermal은 열 전달 솔루션을 제공하고 복잡한 제품 및 대형 어셈블리에 대한 전도, 대류 및 복사 현상을 시뮬레이션할 수 있는 기본 기능 뿐만 아니라 정교한 복사 분석, 고급 광학 특성, 복사 및 전기가열 모델, 1차원 유압 네트워크 모델링 및 위상 변화, 탄화(Charring) 및 삭마(Ablation)와 같은 고급 재료모델을 위한 광범위한 방법을 제공한다. 사용자는 Simcenter 3D 통합 환경을 활용하여 신속한 설계변경 및 열 성능에 대한 신속한 피드백을 얻을 수 있고, 설계 및 엔지니어링 프로세스와 쉽게 통합되는 Simcenter 3D 열 해석 솔루션은 설계자와 해석자의 공동작업을 용이하게 하여 제품 개발의 생산성 향상을 지원한다. ■ 분리, 불일치 요소면, 형상의 자동 연결 ■ 모델링 자동화를 위한 유저 서브루틴, 유저 플러그인, 수식 및 API를 지원 ■ 통합된 환경에서 복합 열전달, 열-유동, 열-구조 등 연성해석 수행 가능 ■ ECAD와 연계로 반복작업과 모델링 에러 개선 (8) 유동해석 Simcenter 3D Flow는 복잡한 부품 및 어셈블리의 유체 유동을 모델링하고 시뮬레이션하기 위한 정교한 도구를 제공하는 CFD 솔루션이다. 잘 확립된 Control-Volume 공식의 성능과 정확성을 Cell-Vertex 공식과 결합하여 Navier-Stokes 방정식으로 설명된 유체 운동을 이산화하고 효율적으로 해결한다. 압축성(Compressible) 유체 및 고속(High Speed) 유동, non-Newtonian 유체, 무거운 입자추적(tracking of heavy Particles) 및 다중회전 기준 프레임(multiple rotating frames of reference)을 포함하는 내부 또는 외부 유체의 유동 시뮬레이션을 지원한다. ■ 단일 환경에서 Multi-Physics 시뮬레이션 기능 지원, 열-구조-유동 연성해석 ■ ECAD와 연동하여 전자장치의 냉각을 위한 최적화된 열-유동 해석 도구를 제공 (9) Material Engineering 오늘날 다양한 분야에서 첨단 소재를 사용함으로써 제품을 혁신하고 있으며, 이러한 이유로 새로운 소재들이 시장에 빠른 속도로 도입되고 있다. 첨단 소재를 제품에 적용할 때 균열은 매우 중요한 고려 사항이지만, 첨단 소재의 마이크로(micro) 및 메조(meso) 균열은 기존의 유한 요소법으로 모델링 및 해석하기가 어렵다.  하지만 Simcenter 3D는 완전한 대표 체적요소(RVE : Representative Volume Element) 분리, 소재 내부의 균열 또는 응집 영역(cohesive zones) 등 마이크로 레벨의 재료 특성을 고려할 수 있으며, 이를 통해 매크로(macro) 구조 모델과 마이크로 구조 모델이 전체 격자가 분리된 상태에서 균열이 소재를 통해 전파되는 현상을 해석할 수 있다.  (10) 저주파 전자기장 해석 Simcenter 3D LFEM은 모터, 변압기, 스피커 등의 전기기기에 대한 성능, 열에 의한 에너지 손실과 같은 전자기적 특성을 예측하는 솔루션을 제공한다. 3D CAD 모델로부터 전자기장 해석 모델을 구축하여 정교한 자성 재료 정의하고 속성, 경계 조건 및 통합 1D 회로 모델링 도구를 사용하는 부하를 정의할 수 있으며, 결과의 정교한 후처리를 수행하는 전자기장 해석 전과정을 지원한다. ■ 전자기장 해석에 필요한 고급 재료물성 지원 ■ 6자유도 운동을 고려한 전자기장 해석 ■ 해석 시간을 절감하는 고급 격자생성 기능 및 경계조건 지원(Smart Meshing & BC) ■ 전자기-열 연성해석 ■ 전자기장 해석결과로부터 열/유동/소음진동 해석을 진행하는 프로세스 제공 (11) 고주파 전자기장 해석 Simcenter 3D HFEM은 항공우주 산업의 전자기 호환성(EMC) 관련 인증의 핵심 주제인 번개(IEL) 및 고강도 복사장(HIRF)의 간접 효과를 검증하는 시뮬레이션을 지원한다. 또한 자동차 산업에서 ADAS(Advanced Driver Assistance System) 및 센서뿐만 아니라 EV 파워 트레인의 EMC 및 전자기 간섭(EMI) 성능을 검증하고 개선하는 고주파 시뮬레이션을 지원한다. Simcenter 3D에 탑재된 Simcenter 고주파수 EM 솔버는 Maxwell의 전자기 방정식을 풀기 위한 적분방(MoM 및 MLFMA)을 기반으로 하는 전파 솔버를 지원한다. 또한 UTD 및 IPO를 기반으로 점근법(asymptotic methods)을 사용할 수 있고, 2.5D 및 전체 3D 필드 문제를 효율적으로 해결하기 위해 다양한 솔버가 통합되었다. 솔버 가속 옵션(MLFMA, DDM, 다중 경계 조건 MoM기반 알고리즘)이 내장되어 대규모 시스템의 계산 시간을 단축한다. (12) 안전 시뮬레이션  Simcenter 3D Safety(Madymo)는 자동차 안전 시뮬레이션에 광범위하게 사용되고 있으며, 엔지니어가 고급 통합 안전 시스템을 생성하는 데에 필요한 기능을 제공한다. Simcenter 3D Safety는 탑승자 및 보행자 안전 개발을 위한 전용 사용자 환경을 제공하며, 빠르고 정확한 솔버는 광범위한 DOE 및 최적화 연구를 가능하게 한다.  Simcenter 3D Safety는 다물체 동역학(MBD), 유한요소(FE) 및 전산유체역학(CFD) 기술을 단일 솔버에 통합하여, 엔지니어에게 정확성과 속도 간의 적절한 균형을 유지하면서 안전 시스템을 모델링할 수 있는 유연성을 제공한다. 또한 활성 인체 모델은 모든 뼈, 근육 및 연부조직 재료로 인체를 모델링할 수 있어, 충돌 안전 시뮬레이션 시 차량 탑승자 및 보행자의 골격, 근육, 관절 등의 상세 상해정도 분석 및 평가를 지원한다. (13) 타이어 시뮬레이션 Simcenter 3D Tire는 차량의 동적 시뮬레이션을 위해 타이어의 거동을 모델링하는 플랫폼과 서비스를 제공한다. Simcenter 3D Tire를 통해 차량 제조 업체와 공급 업체는 실질적인 타이어 특성을 고려할 수 있고, 모든 동역학 시뮬레이션 툴 및 연산 시스템과 연동될 수 있는 타이어 모델을 변수화 및 표준화하기 위해 필요한 타이어 테스트를 최소화할 수 있다.  MF-Tyre는 모든 주요 차량 동적 시뮬레이션 툴에서 사용할 수 있는 Pacejka Magic Formula 기반 타이어 모델이다. MF-Swift는 승차감, 도로 하중 및 진동 분석을 위한 MF-Tyre의 확장 모듈이다. MF-Swift는 MF-Tyre 기능에 일반적인 3D 장애물 포위(obstacle enveloping) 및 타이어 벨트 동역학을 추가 지원한다. 이러한 접근 방식을 통해 모든 관련 차량 동적 시뮬레이션을 수행할 수 있는 올인원(all-in-one) 타이어 모델의 생성을 지원한다.      좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

개발 및 공급 : 앤시스코리아 주요 특징 : 수치 기능 향상 및 성능 개선, 다양한 분야의 엔지니어링 솔루션 결합, 고급 물리 솔버 강화, 확장 가능한 GPU 기반 컴퓨팅 지원, 원활한 제품 개발 워크플로 지원 등     제품 설계 및 개발 지원 솔루션인 앤시스 2023 R2(Ansys 2023 R2)는 엔지니어링 팀이 원활하게 협업하고 시뮬레이션 속도를 높일 수 있어 혁신을 주도할 수 있도록 지원한다. 이를 위해 이번 버전에서는 향상된 수치 기능, 성능 개선, 다양한 분야의 엔지니어링 솔루션을 결합하여 고급 물리 솔버, 확장 가능한 GPU 기반 컴퓨팅, 원활한 워크플로를 갖출 수 있도록 지원한다. 앤시스의 셰인 엠스윌러(Shane Emswiler) 제품 총괄 수석 부사장은 “앤시스 2023 R2 솔루션은 반도체 제조업체부터 전기 자동차 제조업체, 자율 항공기 개발자까지 모든 조직들이 디지털 트랜스포메이션에 필수적인 확장 가능한 디지털 엔지니어링 워크플로를 운영할 수 있도록 지원한다”면서, “가상 설계 및 개발은 산업 전반의 선도적인 조직에서 혁신의 최전선에 있으며, 앤시스는 이를 실현하는 데 도움을 주고 있다”고 말했다.   반도체 및 전기전자 해석 강화 반도체용 다중-물리 사인오프 솔루션인 앤시스 레드호크-SC(Ansys RedHawk-SC)는 열 해석 워크플로를 가속화한다. IC 설계를 위한 EM 시뮬레이션 및 모델링 체인으로 앤시스 고주파 구조 시뮬레이터(HFSS), Ansys Q3D Extractor 기생 추출(parasitic extraction) 분석, 앤시스 랩터X(Ansys RaptorX) EM 솔버를 통합한다. 또한 Ansys EMC Plus(기존 Ansys EMA3D Cable)는 완전한 전자파 적합성(EMC : electromagnetic compatibility) 워크플로를 제공한다. 2023 R2의 새로운 통합 기능을 통해 엔지니어는 점점 더 복잡해지는 제품 요구 사항 속에서 첨단 기술 과제를 효율적으로 해결할 수 있다.   다양한 산업 분야의 디지털 엔지니어링 지원 의료, 자동차, 항공우주와 같은 특정 산업 분야에서도 앤시스 2023 R2의 디지털 엔지니어링 워크플로의 이점을 누릴 수 있다. 전체 EV 파워 일렉트로닉스 전열 워크플로는 신호 무결성, 전력 무결성 및 EMI 분석을 위한 Ansys SIwave-CPA와 기생 추출 툴인 Ansys Q3D Extractor를 통해 전력 IC부터 패키지, 보드에 이르는 솔루션을 제공한다. 또한 전기차 설계자는 시뮬레이션을 사용하여 사운드를 시각화하고 통합된 Ansys Motion 및 Ansys Sound 워크플로를 통해 브랜드를 정의하는 음향을 모델링할 수 있다. 항공우주 및 방위 산업과 자동차 산업의 엔지니어는 조직 전반의 중앙 안전 프로젝트 허브 역할을 하는 앤시스 메디니 애널라이즈(Ansys medini analyze) 2023 R2의 새로운 디지털 안전 협업 플랫폼의 이점을 누릴 수 있다. 새로운 앤시스 디지털 세이프티 매니저(Ansys Digital Safety Manager) 웹 애플리케이션은 기존 데스크톱 클라이언트를 대체하여 메디니 안전 및 사이버 보안 프로젝트의 중앙 집중화된 계획, 모니터링 및 검증을 지원한다.   HPC 및 GPU 컴퓨팅 활용 향상 앤시스 2023 R2를 사용하면 온프레미스 및 클라우드에서 고성능 컴퓨팅(HPC)을 통해 대규모 작업을 실행하고 하드웨어 용량 제한을 극복할 수 있다. 향상된 솔버 알고리즘은 GPU를 활용하여 시뮬레이션 속도를 높인다. 앤시스 2023 R2의 유동해석 제품 라인은 추가 산업 시뮬레이션을 GPU에서 기본적으로 실행할 수 있도록 지원하여 해석 시간과 총 전력 소비를 줄인다. 예를 들어 2023 R2는 슬라이딩 메시, 압축성 흐름 및 와류 소산 모델 연소 시뮬레이션에 대한 멀티 GPU 지원을 확장한다. 즉, 내연 기관, 원심 펌프 및 팬, 터보차저 및 압축기, 교반 탱크 및 원자로, 유압 기계류의 해석은 이제 앤시스 플루언트(Ansys Fluent) 멀티 GPU 솔버를 통해 강화됐다. 시뮬레이션 기반 3D 설계 툴인 앤시스 디스커버리(Ansys Discovery)는 실시간 해석을 통해 예측 정확도가 더욱 향상되었으며, 얇은 구조물에 대한 GPU 메모리 요구량을 최대 10배까지 줄였다. 디스커버리의 서브디비전 지오메트리 모델링은 복잡한 부품을 생성하고 편집하는 새로운 방법을 제공하여 사용자가 토폴로지 최적화 결과를 포함하여 많은 인기 있는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델에 대한 'what-if' 변경 결과를 거의 즉시 확인할 수 있도록 지원한다. 앤시스 스피오스(Ansys Speos) 광학 시스템 설계 소프트웨어도 GPU 가속을 활용하여 이제 레이 트레이싱(ray tracing)을 사용하는 광학 시뮬레이션을 지원한다. 또한 Speos는 GPU 가속을 통해 3D 조도를 지원하므로 설계자는 빛의 기여도를 더 잘 분석할 수 있다. 광자 수준에서 앤시스 루메리컬(Ansys Lumerical) 시뮬레이션 툴은 유한차분 시간 도메인(FDTD) 솔버에 새로운 익스프레스 모드를 추가하여 사용자가 NVIDIA GPU로 시뮬레이션을 실행할 수 있도록 지원한다.     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

앤시스코리아는 제품 설계 및 개발 지원 솔루션인 '앤시스 2023 R2’을 발표했다. 앤시스 2023 R2는 엔지니어링 팀이 원활하게 협업하고 시뮬레이션 속도를 높일 수 있어 혁신을 주도할 수 있도록 지원한다. 이를 위해 이번 버전에서는 향상된 수치 기능, 성능 개선, 다양한 분야의 엔지니어링 솔루션을 결합하여 고급 물리 솔버, 확장 가능한 GPU 기반 컴퓨팅, 원활한 워크플로를 갖출 수 있도록 지원한다.     반도체용 다중-물리 사인오프 솔루션인 앤시스 레드호크-SC(Ansys RedHawk-SC)는 열 해석 워크플로를 가속화한다. IC 설계를 위한 EM 시뮬레이션 및 모델링 체인으로 앤시스 고주파 구조 시뮬레이터(HFSS), Ansys Q3D Extractor 기생 추출(parasitic extraction) 분석, 앤시스 랩터X(Ansys RaptorX) EM 솔버를 통합한다. 또한 Ansys EMC Plus(기존 Ansys EMA3D Cable)는 완전한 전자파 적합성(EMC : electromagnetic compatibility) 워크플로를 제공한다. 2023 R2의 새로운 통합 기능을 통해 엔지니어는 점점 더 복잡해지는 제품 요구 사항 속에서 첨단 기술 과제를 효율적으로 해결할 수 있다. 의료, 자동차, 항공우주와 같은 특정 산업 분야에서도 앤시스 2023 R2의 디지털 엔지니어링 워크플로의 이점을 누릴 수 있다. 전체 EV 파워 일렉트로닉스 전열 워크플로는 신호 무결성, 전력 무결성 및 EMI 분석을 위한 Ansys SIwave-CPA와 기생 추출 툴인 Ansys Q3D Extractor를 통해 전력 IC부터 패키지, 보드에 이르는 솔루션을 제공한다. 또한 전기차 설계자는 시뮬레이션을 사용하여 사운드를 시각화하고 통합된 Ansys Motion 및 Ansys Sound 워크플로를 통해 브랜드를 정의하는 음향을 모델링할 수 있다. 항공우주 및 방위 산업과 자동차 산업의 엔지니어는 조직 전반의 중앙 안전 프로젝트 허브 역할을 하는 앤시스 메디니 애널라이즈(Ansys medini analyze) 2023 R2의 새로운 디지털 안전 협업 플랫폼의 이점을 누릴 수 있다. 새로운 앤시스 디지털 세이프티 매니저(Ansys Digital Safety Manager) 웹 애플리케이션은 기존 데스크톱 클라이언트를 대체하여 메디니 안전 및 사이버 보안 프로젝트의 중앙 집중화된 계획, 모니터링 및 검증을 지원한다. 앤시스 2023 R2를 사용하면 온프레미스 및 클라우드에서 고성능 컴퓨팅(HPC)을 통해 대규모 작업을 실행하고 하드웨어 용량 제한을 극복할 수 있다. 향상된 솔버 알고리즘은 GPU를 활용하여 시뮬레이션 속도를 높인다. 앤시스 2023 R2의 유동해석 제품 라인은 추가 산업 시뮬레이션을 GPU에서 기본적으로 실행할 수 있도록 지원하여 해석 시간과 총 전력 소비를 줄인다. 예를 들어 2023 R2는 슬라이딩 메시, 압축성 흐름 및 와류 소산 모델 연소 시뮬레이션에 대한 멀티 GPU 지원을 확장한다. 즉, 내연 기관, 원심 펌프 및 팬, 터보차저 및 압축기, 교반 탱크 및 원자로, 유압 기계류의 해석은 이제 앤시스 플루언트(Ansys Fluent) 멀티 GPU 솔버를 통해 강화됐다. 시뮬레이션 기반 3D 설계 툴인 앤시스 디스커버리(Ansys Discovery)는 실시간 해석을 통해 예측 정확도가 더욱 향상되었으며, 얇은 구조물에 대한 GPU 메모리 요구량을 최대 10배까지 줄였다. 디스커버리의 서브디비전 지오메트리 모델링은 복잡한 부품을 생성하고 편집하는 새로운 방법을 제공하여 사용자가 토폴로지 최적화 결과를 포함하여 많은 인기 있는 컴퓨터 지원 설계(CAD) 모델에 대한 'what-if' 변경 결과를 거의 즉시 확인할 수 있도록 지원한다. 앤시스 스피오스(Ansys Speos) 광학 시스템 설계 소프트웨어도 GPU 가속을 활용하여 이제 레이 트레이싱(ray tracing)을 사용하는 광학 시뮬레이션을 지원한다. 또한 Speos는 GPU 가속을 통해 3D 조도를 지원하므로 설계자는 빛의 기여도를 더 잘 분석할 수 있다. 광자 수준에서 앤시스 루메리컬(Ansys Lumerical) 시뮬레이션 툴은 유한차분 시간 도메인(FDTD) 솔버에 새로운 익스프레스 모드를 추가하여 사용자가 NVIDIA GPU로 시뮬레이션을 실행할 수 있도록 지원한다. 앤시스의 셰인 엠스윌러(Shane Emswiler) 제품 총괄 수석 부사장은 "앤시스 2023 R2 솔루션은 반도체 제조업체부터 전기 자동차 제조업체, 자율 항공기 개발자까지 모든 조직들이 디지털 트랜스포메이션에 필수적인 확장 가능한 디지털 엔지니어링 워크플로를 운영할 수 있도록 지원한다"면서, "가상 설계 및 개발은 산업 전반의 선도적인 조직에서 혁신의 최전선에 있으며, 앤시스는 이를 실현하는 데 도움을 주고 있다"고 말했다.

주요 CAE 소프트웨어 소개   전기전자 해석, Ansys Electromagnetics 제품군   ■ 개발 : Ansys, www.ansys.com ■ 자료 제공 : 앤시스코리아, www.ansys.com/ko-kr 앤시스 일렉트로마그네틱스(Ansys Electromagnetics)  솔루션 제품군을 활용함으로써 테스트 비용을 최소화하고, 규정 준수를 보장하며, 신뢰성을 개선하고, 제품 개발 시간을 대폭 단축할 수 있다.   Ansys 시뮬레이션 솔루션을 통해 제품 설계의 가장 중요한 측면을 해결할 수 있다. 안테나, RF, 마이크로파, PCB, 패키지, IC 설계 또는 전자 기계에 대한 업계 최고의 시뮬레이터를 제공한다. 제품의 설계 시 전자기, 온도, SI, PI, 기생, 케이블 및 진동 문제 해결에 도움을 준다.   1. 전자기장 해석 솔루션 제품 (1) 주력 제품 ■ Ansys Electronics : 전자기, 회로 및 시스템 시뮬레이션 통합 플랫폼 ■ Ansys HFSS : RF 및 무선 설계를 위한 3D 전자기장 해석 툴 ■ Ansys Maxwell : 전동기, 액츄에이터, 센서, 변압기 등 전자기 장치 해석 툴 ■ Ansys SIwave : 전력·신호 무결성, EMI 해석 설계 플랫폼 ■ Ansys Icepak : 전자장비 냉각 해석 툴   (2) 주요 제품 ■ Ansys Motor-CAD : 전동기 설계 해석 툴 ■ Ansys EMA3D Cable : 케이블 모델링 전용 툴 ■ Ansys Q3D Extractor : 전자 부품용 기생 파라미터 추출 소프트웨어   2. Ansys HFSS Ansys HFSS는 DC 근처에서 테라헤르츠에 이르기까지 모든 주파수에 대응하는 3차원 전자계 시뮬레이터이다. 업계 표준인 유한요소법 솔버를 비롯한 모든 솔버를 구현하여, 여러가지 전자기장 문제를 해결할 수 있다. Ansys HFSS는 GUI, Adaptive Auto Mesh, 대규모 문제에 사용 가능한 솔버로서 고급 해석 환경을 제공한다. (1) 적용 분야 ■ 안테나 해석 ■ RF/마이크로파/밀리미터파 해석 ■ 신호/전원 무결성 해석 ■ EMC/EMI 해석   3. Ansys SIwave Ansys SIwave는 PCB 및 BGA 패키지의 신호 및 전원 무결성, EMI 해석 소프트웨어이다. 전자계 CAD에서 가져온 디자인의 PDN 및 멀티비트 신호 해석을 적층 구조에 특화된 해석 방법으로 단시간 내에 처리할 수 있다. 또, 3D 전자계 해석 소프트웨어에서 사용 가능한 3D 솔리드 모델을 생성하는 기능도 갖추고 있다. (1) 적용 분야 ■ 프린트 배선판 : Rigid, Build up ■ BGA 패키지 : 와이어 본드, Chip, SiP, PoP   4. Ansys Maxwell Ansys Maxwell 2D/Maxwell 3D는 모터 및 액추에이터, 인덕터, 트랜스, 자기 센서를 비롯한 각종 전자 기계 제품 개발을 위한 전자계 해석 툴이다. 해석 대상의 전자기장 움직임을 시각적으로 판단할 수 있고, 발생하는 전자기력, 토크 및 인덕턴스, 커패시턴스와 같은 설계 파라미터의 자동 계산 기능이 있어, 실험 결과의 수치 평가도 손쉽게 조작할 수 있다. Ansys Maxwell에는 세련되고 사용하기 쉬운 GUI를 비롯해 안정된 정밀 해석이 가능한 고성능 Adaptive Auto Mesh와 Solver가 내장되어 있어, 초보자도 유한요소 해석 전문가처럼 간단한 조작만으로 정밀한 해석 결과를 얻을 수 있다. (1) 적용 분야 ■ 전자 기계 : 모터(회전형 모터, 리니어 모터), 발전기, 액추에이터, 릴레이 스위치 등 ■ 코일 : 인덕터, 트랜스, 리액터, 솔레노이드, 유도 가열기, 무선 급전, RFID, 스마트키 엔트리 등 ■ 센서 : 자기 센서, 리졸버, 자기 실드, 자기 헤드, 정전 터치 패널 등 ■ 자석 : 착자, 감자 등 ■ 기타 : 콘덴서, 케이블, 절연애자 등   5. Ansys Simplorer Ansys Simplorer는 대규모 파워 일렉트로닉스 시스템에 특화된 다중 도메인 시스템 시뮬레이터이다. 모터 및 액추에이터의 설계, 드라이버 회로 설계, 아날로그/디지털 제어 설계 등을 통합한 멀티 테크놀로지 솔루션을 제공한다. 6. Ansys Icepak Ansys Icepak은 전자 기기 설계 기술자용 열 유체 해석 기능을 제공한다. 하나의 GUI에서 모델링, 계산, 결과 확인을 모두 할 수 있다. Ansys 유한체적법 기반 유체 해석 엔진인 Ansys Fluent를 유체 해석 솔버로 내장하여 계산 안정성이 높다. (1) 적용 분야 ■ 반도체 패키지, 프린트 기판, 케이스, 파워 일렉트로닉스 기기, 서버실 등 다양한 해석 대상에 대해 전도, 대류, 복사를 포함한 열해석 가능     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

로크웰 오토메이션이 3월 8일~10일 코엑스에서 열린 ‘스마트공장.자동화산업전 2023’에 참가하면서, 스마트 공장과 디지털 트랜스포메이션을 실현하기 위한 자사의 솔루션 포트폴리오와 전략을 소개했다. 핵심은 스마트 디바이스와 소프트웨어를 결합한 플랫폼, 서비스까지 포괄적으로 지원함으로써 제조산업의 스마트화를 성공시키겠다는 것이다. ■ 정수진 편집장   로크웰 오토메이션 코리아의 이용하 대표이사는 ‘고객이 원하는 비즈니스 결과를 제공한다’는 뜻을 담은 ‘Results Achieved’라는 자사의 슬로건을 소개하면서, “로크웰 오토메이션은 전통적으로 강점을 보여왔던 하드웨어 분야에서부터 AR, VR, 클라우드 등을 기반으로 하는 디지털 트랜스포메이션 소프트웨어 분야에 대한 투자를 바탕으로 제조 혁신을 위한 제품과 솔루션을 개발하여 고객을 지원하기 위해 노력하고 있다”고 설명했다. 또한 글로벌 디지털 트렌스포메이션의 파트너 역할을 수행하며 최근 ▲한국형 발사체인 누리호의 시험 설비 프로젝트 참여 ▲전기자동차(EV) 배터리의 재활용 프로젝트 관계사 세 곳의 제어 시스템 및 운영 소프트웨어 수주 ▲전기자동차 배터리 제조사의 스마트 공장 컨설팅 등 최근의 주요 비즈니스 사례도 소개했다.   ▲ 증강현실(AR)을 통한 장비의 모니터링 및 제어   커넥티드 엔터프라이즈 비전을 위한 포괄적 솔루션 로크웰 오토메이션 코리아의 소프트웨어 및 제어사업 본부장인 권오혁 이사는 ‘커넥티드 엔터프라이즈’ 비전을 설명하면서, 이를 실현하는 수단으로 자동화와 IIoT(산업 사물인터넷)를 중심으로 하는 산업 혁신 비즈니스 솔루션을 소개했다. 로크웰 오토메이션은 전통적으로 강점을 가져 온 OT(운영기술) 분야의 지식·경험과 IT(정보기술) 영역을 접목하고, 고객의 요구를 구체화할 수 있는 컨설팅까지 연계해 커넥티드 엔터프라이즈를 구현한다는 전략을 핵심으로 삼고 있다. 권오혁 이사는 “확장성을 중요한 화두로 놓고 산업 클라우드 플랫폼과 플랫폼 엔지니어링을 지난 몇 년간 확대·강화하고 있다”면서, “MES(제조 실행 시스템)을 통한 디지털 전환 실현, EMI(전사 제조 지능)을 통한 데이터 기반의 신속·정확한 의사결정 등이 이런 전략을 기반으로 이뤄지고 있다”고 설명했다. 로크웰 오토메이션의 자동화 IIoT 산업 혁신 비즈니스 솔루션은 컨설팅을 실시하여 고객이 원하는 구현 모델을 구체화한 후 이에 기반하여 소프트웨어, 제어 및 지능화 통합 제어 솔루션을 제공한다. 구체적으로는 ▲고객의 상황과 목표를 파악하는 컨설팅 ▲스마트 디바이스 ▲산업 이더넷 기반의 IT 통합 ▲MES와 EMI 솔루션을 결합한 실시간 통찰력 확보 ▲현장과 연동해 통찰력을 확장하는 증강현실(AR) ▲IIoT 플랫폼 ▲에지 투 클라우드 분석 등의 요소로 이뤄진다.   소프트웨어 및 IT 역량의 지속 강화 로크웰 오토메이션은 산업 자동화 장비 중심의 하드웨어 기업으로 알려져 왔지만, 커넥티드 엔터프라이즈의 실현이라는 목표를 세우면서 하드웨어뿐 아니라 소프트웨어를 근간으로 하는 스마트 공장 솔루션을 제공하려는 노력을 강화하고 있다. 이를 위해 기존의 틀에서 벗어나 소프트웨어 영역을 꾸준히 확장하고 있는데, 대표적으로 PTC와 협업을 통해 AR 솔루션인 뷰포리아(Vuforia) 및 IIoT 플랫폼 솔루션 씽웍스(ThingWorx)를 자사 포트폴리오의 일부로서 제공한다. AR은 고객의 제조 현장에서 사용자의 몰입감을 높임으로써 운영 효율을 향상시키는 한편, 다운타임 빈도를 줄이고 품질을 높여 디지털 트랜스포메이션을 단순화, 가속화하는 데에 도움을 준다. IIoT 플랫폼은 공장 내 다양한 장비와 IT 솔루션을 통합해 공장의 디지털 인프라스트럭처를 구성할 수 있다. 나아가 클라우드 솔루션과 연계해 최적의 인프라/기술 투자를 최적화하면서 최신의 IoT 기술을 사용할 수 있도록 돕는다. 로크웰 오토메이션은 기술 제휴뿐만 아니라 인수합병과 자체 개발 등 다양한 방법으로 소프트웨어/IT 역량 강화를 추진하고 있다. 지난 2020년에는 AI 기반 설비관리(CMMS) 업체인 픽스(Fiix)를, 2021년에는 클라우드 기반의 분석/운영 소프트웨어를 제공하는 플렉스 시스템(Plex Systems)을 인수하면서 SaaS(서비스형 소프트웨어) 역량을 강화하고 있다. 그리고 PTC 외에도 마이크로소프트, 시스코 등 글로벌 기업과 협력을 통해 클라우드 및 무선 네트워크와 같은 IT 기술을 접목하고 있다. 한편, 로크웰 오토메이션은 자사의 주요 소프트웨어 솔루션을 팩토리토크(FactoryTalk) 브랜드로 재편했다. 팩토리토크는 메인터넌스 허브(FactoryTalk Maintenance Hub), 오퍼레이션 허브(FactoryTalk Operation Hub), 디자인 허브(FactoryTalk Design Hub) 등 크게 세 가지 제품군으로 구성된다. 이들 솔루션을 클라우드 기반의 SaaS로 제공하면서, 여기에 AR과 IIoT까지 더해 포괄적인 자동화 IIoT 산업 혁신 플랫폼을 선보이겠다는 것이다.   실시간 연결성 강화한 스마트 디바이스 및 서비스까지 로크웰 오토메이션 코리아의 인텔리전트 디바이스 사업본부장인 신동진 이사는 커넥티드 엔터프라이즈를 구현하는 또 하나의 축으로 스마트 디바이스를 강조했다. “센서, 안전 및 모터 제어 등의 제품은 물리적인 세계를 디지털 세계로 전환하는 기초 역할을 한다. 때문에 스마트 디바이스가 없이는 커넥티드 엔터프라이즈를 구현할 수 없다”는 것이다. 스마트 디바이스는 기계, 장비 및 공장 전체에 걸쳐 다양한 데이터를 생성한다. 이렇게 얻은 데이터를 실행 가능한 정보로 전환하고 의사결정에 활용하기 위해서는 실시간 데이터에 대한 액세스가 필요하다는 것이 신동진 이사의 설명이다. 그는 “스마트 디바이스의 데이터를 기록하고 분석함으로써 작업자가 더 나은 의사결정을 내리고, 궁극적으로 장비 뿐 아니라 제조 공정을 최적화할 수 있다. 여기에 더해 이더넷/IP와 같은 개방형 표준 네트워크 아키텍처를 통해 연결하면 연결성이 향상되어, 기업의 모든 수준에서 업스트림과 다운스트림에 걸쳐 실시간 협업과 데이터 공유가 가능하다”고 전했다. 이를 위한 스마트 디바이스의 핵심 기능으로는 ▲필드 기기 정보와 자가진단 기능 확대 ▲ICT 기술과의 융합 ▲플러그인 및 드래그앤드롭을 통한 쉬운 사용자 환경 구축 ▲데이터 분석 소프트웨어 도입과 인프라 고가용성 등이 꼽힌다. 로크웰 오토메이션 코리아의 라이프사이클 서비스 사업본부장인 최태능 상무는 자사의 라이프사이클IQ 서비스(LifecycleIQ Services)를 소개하면서, “디지털 전환 여정의 성공을 위해 로크웰 오토메이션의 높은 역량 및 경험에 기반한 파트너십을 제공한다”고 전했다. 라이프사이클IQ 서비스는 ▲높은 역량과 경험 및 산업 전문가를 보유한 파트너 지원 ▲고객의 디지털 전환 전략을 위한 유연하고 확장 가능한 지원 ▲IT/OT 융합을 통한 데이터 기반의 의사결정 지원을 제공한다. 이용하 대표이사는 향후 비즈니스 전략과 관련해 “고객의 요구사항이 갈 수록 세분화, 구체화되고 고객이 원하는 목표나 결과도 명확해지는 추세이다. 이를 뒷받침하기 위해서는 고도화, 복잡화, 대형화되는 프로젝트를 진행하는 새로운 방식이 필요하다”면서, “기존 산업에서 경쟁 시장을 돌파하는 것은 상당히 어렵다. 반면 우리나라는 배터리, 반도체, 모빌리티 등 신규 산업이 강한 모습을 보이고 있기 때문에, 이 부분에서 로크웰 오토메이션의 국내 비즈니스도 기대를 걸고 있다”고 전했다.   ▲ MES, MOM, IIoT 등 스마트 제조 운영을 위한 솔루션   ■  기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

주요 CAE 소프트웨어 소개 전자기 해석, Altair Feko   ■ 개발 및 자료 제공 : 알테어, 070-4050-9200, www.altair.co.kr Feko(페코)는 5G를 포함한 무선 연결을 최적화하고, 전자기 호환성(EMC)을 보장하고, 레이더 단면(RCS) 및 산란 분석을 수행할 수 있도록 광범위한 고주파 전자기 애플리케이션 세트를 처리한다.  안테나 시뮬레이션 및 배치, 무선 범위, 네트워크 계획 및 스펙트럼 관리에서 전자기 호환성(EMC/EMI), 레이돔 모델링, 생체 전자기 및 RF 장치에 이르기까지 광범위한 전자기 문제를 효과적으로 분석할 수 있다. Feko는 항공 우주, 방위, 자동차, 통신 및 가전 제품을 포함한 여러 산업에서 전 세계적으로 사용하고 있다. 1. 주요 특징 ■ 머신러닝을 활용한 설계 최적화 : 안테나 설계 및 배치 애플리케이션을 위한 실험에 머신러닝을 활용하여 빠르고 지능적인 최적화를 수행할 수 있다. ■ 전문화된 특수 솔루션 : Feko는 신뢰성 높은 기술로 증명되고 있는 특성 모드 분석(CMA) 솔버를 상업적으로 최초로 적용했다. 또한 케이블 모델링, 배열 간섭, 초음파 시스템, 가상 테스트 드라이브 및 비행 등 솔루션도 제공한다.    2. 주요 기능 ■ 하이브리드 솔버 : Feko는 복잡하고 규모가 큰 문제를 효율적으로 해석할 수 있는 하이브리드 솔버를 제공한다. 여기에는 스펙트럼 관리 및 무선 네트워크 계획을 위한 Altair WRAP, 안테나 설계 및 배치, 레이돔 모델링하는 newFASANT, 무선 전파 및 무선 네트워크 검증을 위한 Altair WinProp를 포함하고 있다. ■ 완벽한 연결 워크플로 : Feko는 빠르고 정확한 전파 모델을 적용하여 설치된 안테나 성능과 무선 커버리지 및 계획 분석을 결합한 워크플로를 제공한다.     좀더 자세한 내용은 'CAE가이드 V1'에서 확인할 수 있습니다. 상세 기사 보러 가기 

개발 배경 실물 시험 위주의 테스트로 설계를 하고 검증을 하는 시스템은 시행 착오로 인한 개발 일정 증가뿐만 아니라, 설계 최적화에 소요되는 개발 시료 및 계측 환경에 드는 개발 비용이 발생하는 문제가 있다. 이러한 문제들은 이미 많은 사람들이 인식하고 있으며, 이를 위해서 CAE와 같은 기술을 활용하여 가상 환경의 개발을 통해 개발 생산성을 높이려는 노력을 많이 하고 있다. 지금까지 많은 회사들이 부품 단위의 3D CAE를 개발에 많이 활용하고 있지만, 이는 제한된 영역에서 개별 부품의 설계에 활용될 수 있는 방법이며, 실제 제품 관점의 성능과 품질을 확보를 위해서는 시스템 관점의 가상 환경 개발이 필요하다. 에어컨, 냉장고와 같은 가전 제품의 제어 시스템을 생각해본다면, 해당 하드웨어와 소프트웨어를 설계하기 위해서 그것들이 구동을 시키는 모터와 컴프레서 그리고 부하가 되는 사이클 시스템까지 함께 고려되어야만 원하는 성능과 품질을 얻을 수 있다. 이러한 복합적인 시스템 해석을 개발 컨셉 단계에서부터 수행할 수 없을까 하는 것이 우리의 최근 관심사이다. 하지만 다수의 부품 모델의 결합 시 컴퓨팅 파워의 한계로 해석에 많은 비용이 필요할 뿐만 아니라, 제어 시스템과 기구 시스템의 서로 다른 물리계의 연결이 쉽지가 않을 수 있다. 이 글에서는 이러한 문제를 어떻게 해결하며 시스템 관점의 제어 시스템 가상화를 구현하고 있는지 소개하고자 한다.   그림 1. 제어 시스템 가상 환경 개발 효과   제어 시스템 디지털 목업 구현 기술 주요 CAE 툴 제어 시스템의 가상화를 위해 필요한 CAE 툴(tool)은 기본적으로 회로 해석, 소프트웨어, 전자계 해석, 열 해석 등 4개 분야이다. 회로 해석은 앤시스 트윈 빌더(Ansys Twin Builder)를 사용하고 있으며, 이 툴로 회로 부품의 전기적 특성 모델링 및 기본적인 회로 해석부터 EN55014-1 규격과 같은 전도성 EMI 노이즈 해석까지 활용하고 있다. 그리고 다른 전자계 해석 소프트웨어와의 결합 및 연성 해석을 해당 툴을 중심으로 가능하다. 소프트웨어 해석은 앤시스 SCADE라는 모델 기반 로직 설계 툴을 사용하고 있다. 인버터 모터 제어를 제어 블록 기반으로 모델링하고 자동으로 소프트웨어 코드를 생성할 수 있으며, 모터 모델과 결합하여 내부 알고리즘 검증에 활용할 수 있다. 그리고 항공기 시스템 인증 표준 개발 프로세스를 다루는 ARP4754A, 자동차 기능 안전성 국제 표준인 ISO 26262 등과 같은 산업 표준 프로세스 및 규격을 지원하고 있다. 전자계 해석은 주로 모터를 대상으로 하고 있으며, 이를 위해 앤시스 맥스웰(Ansys Maxwell)을 사용하고 있다. 가전 제품에 사용되는 다양한 종류의 모터를 해석하고 1D 모델 개발에 활용하고 있다. 이를 기반으로 부하 토크, 효율 소음 등의 해석으로 확장이 가능하다. 마지막으로 열 해석은 앤시스 아이스팩(Ansys Icepak)을 사용하고 있다. 발열은 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위하여 필수적으로 검토가 필요하기에 관련 열 해석 프로세스를 현재 구축 중에 있다. 트윈 빌더의 회로 해석과 맥스웰에서 계산한 전력 손실 양을 기반으로 아이스팩에서 부품별 온도를 확인할 수 있다.   그림 2. 제어 시스템을 위한 주요 해석 소프트웨어   연성 해석 기술 제품 관점으로 제어 시스템을 해석하기 위해서는 전기 시스템 모델과 기계 시스템 모델이 결합되어 연성해석이 가능해야 한다. <그림 3>은 냉장고 모델을 대상으로 시스템간의 결합을 어떻게 구현하였는지 정리한 내용이다. 소프트웨어 모델과 회로 해석 결과들을 각각 1D 모델로 구현하여 사이클 기구 모델에 사이클을 제어할 수 있도록 했다. 이렇게 구현된 사이클 모델을 통해 부하를 계산을 할 수 있게 되고, 부하는 컴프레서 및 모터 모델과 결합하여 토크를 출력할 수 있게 된다. 토크는 다시 제어 시스템 모델에 입력을 함으로써 실사용 조건의 부하가 반영된 회로 해석이 가능해진다.   그림 3. 전기 시스템과 기계 시스템의 결합   C-FMU 소프트웨어는 양산 코드를 FMI(Functional Mock-up Interface : 기능 목업 인터페이스)라고 하는 서로 다른 물리계 및 서로 다른 해석 소프트웨어간의 표준화된 인터페이스에 맞게 FMU(Functional Mock-up Unit : 기능 목업 유닛)로 빌드하였고, 우리는 이것을 C-FMU라고 이름붙였다. 양산 제어 소스코드는 C 언어를 기반으로 자체 개발하기 때문에 FMI를 지원하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 신뢰할 수 있는 제어 시스템의 검증 및 모델화를 위해서는 양산 소스코드를 그대로 가상화하는 것이 중요했다. 그래서 비주얼 스튜디오 2019(Visual Studio 2019) 개발 툴을 통해 양산 소스코드와 FMI 표준 템플릿을 통합하여 FMU로 빌드할 수 있게 구현했다.   그림 4. 사이클 제어 소프트웨어 모델 가상화   인버터 드라이브 ROM 인버터 드라이브 모델과 사이클 모델의 연성해석에 있어서는 해석 속도가 큰 문제가 되었다. 인버터 로직의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수 초 내외로 짧지만, 해석을 위한 샘플링 타임은 회로 동작 주파수의 20배 이상 수준인 수 마이크로초(μsec) 이하로 매우 촘촘하게 해석을 해야 한다. 사이클 모델의 경우 정상 상태에 도달하는 시간이 수십 분 단위로 상대적으로 길고 해석을 위한 샘플링 타임도 밀리초(msec) 이상으로 상대적으로 길다. 두 시스템을 결합한 연성해석 시에는 정상 상태에 도달하기까지는 사이클을 고려해서 수십 분의 긴 시간의 해석이 필요한 반면, 제어기의 안정적인 동작을 위한 해석 샘플링 타임은 수 마이크로초 이하로 설정을 해야 되기에 전체 해석 시간은 극단적으로 길어진다. 이를 위해 ROM(Reduced Order Model : 차수 축소 모델)이라고 하는 1D 모델을 구현했다. 사이클 모델에서 인버터 드라이브로 입력하는 정보와 인버터 드라이브에서 사이클 모델로 출력하는 정보를 정의하고, DOE(Design of Experiment : 실험계획법)를 통해 다양한 조건의 해석을 미리 수행한 후 그 입력 및 출력의 결과물을 이용하여 ROM을 만들었다. ROM을 만들기 위해서 수많은 조건의 해석을 해야 한다는 단점이 있지만, 일단 만들어진 ROM은 다양한 설계에서 재 사용이 가능하고, 해석 시간이 매우 빠르다는 장점이 있다.   부하 토크 ROM 인버터 제어 시스템의 해석을 위해서는 구동하는 모터에 입력되는 부하가 필요하다. 간단한 계산 혹은 실측 결과를 바탕으로 정상 상태의 일정한 크기의 부하 토크를 얻을 수도 있지만, 제어 시스템의 신뢰성 확보를 위해서는 실제의 컴프레서 및 모터 동작이 반영된 다이나믹한 부하 토크 모델이 필요하다. 현재는 수식 기반의 모델을 구현하여 컴프레서 부하에 맞는 Gas Force를 해석하고 토크를 출력하는 방식을 적용하고 있으며, 적합도를 높이기 위해서 3D CAE로 해석을 하는 방법도 검토 중이다. 이렇게 계산된 부하 토크 또한 1D ROM으로 만들어 인버터 드라이브 시스템과 결합하여 드라이브를 검증하는데 사용하고 있다.   디지털 목업 환경 구축 및 활용 <그림 5>는 냉장고 모델을 대상으로 실제 제품 모델 환경과 흡사하게 주요 부품을 모델링 후 결합한 디지털 목업 사례이다. 사이클 기구 모델에서 계산된 온도 센서 정보를 사이클 제어 소프트웨어 모델로 입력을 하면 제어 지령을 기구 모델로 보낸다. 이러한 과정에서의 냉동 사이클 온도 정보는 컴프레서 부하 토크 모델로 입력되고, 컴프레서 모델은 토크 크기를 출력하여 인버터 드라이브 모델로 보내준다. 인버터 드라이브 모델은 입력되는 토크 크기를 모터 모델에 입력하여 드라이브의 동작을 해석할 수 있게 된다.   그림 5. 냉장고 디지털 목업   <그림 6>은 냉장고 디지털 목업의 검증을 위하여 사이클 제어 로직을 실측과 비교한 결과로, 일치함을 알 수 있다. 제어 로직의 변경에 대한 검증, 제품 성능의 예측, 설계 최적화 등 다양한 케이스에서 활용이 가능할 것으로 예상된다.   그림 6. 냉장고 사이클 검증 사례   <그림 7>은 모터 제어 튜닝을 가상화한 사례이다. 실제의 모터 제어 검증은 챔버를 포함한 다수의 계측 장비가 필요하며, 튜닝을 하는데 상당한 시간이 필요하다. 이를 디지털 목업 환경으로 구현하여 챔버나 장비가 필요 없이 다양한 시험 케이스를 언제 어디서나 빠르게 해석할 수 있다. 뿐만 아니라 측정이 어려운 부분에 대해서도 가상 환경에서는 직관적으로 쉽게 확인할 수 있다는 점이 큰 이점이다.   그림 7. 모터 튜닝 시험 대체 사례   <그림 8>은 에어컨 드라이브의 부품 온도를 해석한 사례로, 사이클에서 계산된 부하를 모터에 입력하고 해당 부하에서 발생되는 전력 손실을 계산하여 온도를 확인한 결과 실측과 유사함을 알 수 있었다. 이전에는 드라이브에서 발생되는 전력 손실을 정확히 계산을 못하여 온도 해석 시에 실측과 오차가 크게 났지만, 제어와 기구 시스템의 연성 해석을 통해 정확도 높은 예측이 가능해졌다.   그림 8. 에어컨 인버터 드라이브 부품 온도 해석 사례   맺음말 지금까지 가전 제품을 대상으로 제어 시스템 디지털 목업 기술에 대해서 소개했다. 개발 초기 단계에서부터 설계의 방향을 확정하고 검증하며, 품질을 미리 확보하기 위해서는 복합적인 시스템 관점에서의 해석이 필요하다. 이를 위해 제어 시스템의 가상화에 필요한 CAE 툴 및 기구 시스템과의 연성해석을 위한 C-FMU, ROM 등의 기술을 소개했다. 아직은 일부 영역에서의 검증이 가능한 수준으로, 향후 모델을 고도화하고 필요한 기술을 확보하여 진정한 디지털 트윈이 만들어질 수 있도록 계속 연구할 예정이다. 궁극적으로는 제품 개발 일정의 단축 및 성능/원가 최적화 실현 및 제품이 실제 사용되는 환경의 정보들이 IoT(사물인터넷) 등을 통해 디지털 모델로 수집되고 가상 제품 모델에서 검증되어, 고객 맞춤형 제어가 될 수 있도록 드라이브 시스템을 업데이트할 수 있는 미래를 그리고 있다.   ■ 이 글의 내용은 2022년 11월 18일 진행된 ‘CAE 컨퍼런스 2022’의 발표 내용을 정리한 것이다.   박귀근 LG전자 H&A연구센터의 제어 MBD 프로젝트 리더로서 전력전자(인버터 및 컨버터) 분야의 연구위원이다. 최근 관심사 및 연구분야는 CAE 해석을 통한 가전 제품의 가상 제어 드라이브 개발을 실현하는 것이다. 궁극적으로 가전 제품의 WiFi 모뎀을 통한 디지털 트윈 구현 및 개발 일정 단축 및 설계 최적화 등을 실현하고자 한다. (홈페이지)     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

  YouTube Live로 진행되는 ATCx for ESD에 여러분을 초대합니다! "신청하기" 버튼을 눌러서 신청하신 후, 발송되는 메일의 링크를 통해 참석해주세요.     14:00 ~ 14:25 DDR4 SI 시뮬레이션 후 실측과의 비교 DDR4 3,733Mbps 이상부터는 실측을 진행할 때 Interposer를 사용하기에 Eye-Diagram이 제대로 보이지 않는 현상이 발생할 수 있습니다. 이번 발표에서는 SI 시뮬레이션 결과와 실측 간의 많은 차이가 발생하게 되는 인자에 대한 실측을 진행하여, De-Embedding 기술을 활용한 최종 입력단의 측정과 SI 시뮬레이션을 비교하는 방법에 대하여 소개합니다. 14:25 ~ 14:50 Feko를 이용한 Transceiver의 EMIssion 해석과 정전기 방전 시뮬레이션 소개 본 발표에서는 간단한 회로 Artwork의 PCB에서부터 복잡한 회로까지 전자기 EMIssion에 대한 해석 방법을 소개합니다. Feko를 사용하여 간단한 EMC/EMI 해석을 하고 HDMI, USB, DDR3, Data, CLK 및 Address를 포함한 복잡한 구조에서 Excitation에 대한 PCB 전류 계산 및 솔루션 계수 생성과 복사 방출을 계산함으로써 전자기 EMIssion을 소개하고, Feko의 FDTD 솔버를 통한 효율적인 시뮬레이션을 소개하고자 합니다. 14:50 ~ 15:15 열에 의해 발생하는 PCB의 결함 예측을 위한 SimLab 활용 방안 알테어의 대표적인 멀티피직스 해석 툴인 SimLab은 기존 열해석 접근 방식에서 발생하는 에러와 많은 소요 시간을 개선 할 수 있는 다양한 기능을 탑재하여 작업 효율성을 높여줍니다. PCB의 정확한 형상 표현 및 Paraemtric 관리, 형상 간소화, 물성치 등가표현, 자동 메쉬, 자동화, 다양한 해석 타입(열전달 및 변형, 피로) 등을 제공합니다. 본 발표에서는 SimLab을 이용하여 PCB 결함의 주요 원인인 열해석 프로세스 및 사례에 대해 소개합니다. 15:15 ~ 15:40 UDE Library 관리 시스템과 설계 자동 검증 시스템 PCB 설계 시 UDE의 Part Library의 관리 방식에 따라 설계 표준화, 설계 품질의 균일화를 통한 생산 품질 개선이 가능합니다. UDE는 PollEx의 DFM/DFE/DFA를 통하여 자동 검증 시스템을 지원하고, 회사별 검증 기준을 설정하여 별도의 검증 서버를 통해 검증합니다. 검증 Data는 UDE 산출물 및 BOM을 통하여 확인할 수 있습니다. 본 발표에서는 UDE의 Library 시스템과 PCB 검증에 대해 소개하고자 합니다.       문의 사항은 ATC@altair.co.kr / 070-4050-9210 으로 연락주시기 바랍니다.