성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (21)   이번 호에서는 다양한 유형의 난류 모델과 사용 시기, 그리고 복잡한 형상을 위한 고충실도 난류 모델링에 있어 케이던스 밀레니엄 M1(Cadence Millennium M1) CFD 슈퍼컴퓨터가 어떻게 혁신을 가져오는지에 대해 설명한다.   ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   자동차 산업은 거의 매일 새로운 혁신과 개발이 등장하며 끊임없이 발전하고 있다. 자동차 업계는 전기 구동 차량과 대량 생산이 증가하는 추세에 발맞춰 보다 지속 가능한 미래를 만들기 위해 노력하고 있다. 자동차 생산량은 꾸준히 늘고 있지만, 업계는 여러 디자인 또는 새로운 헤드라이트, 스플리터, 사이드 스커트 추가와 같은 아주 작은 디자인 변경에 대해서도 풍동 테스트 또는 프로토타입 테스트를 수용하면서 연비 기준을 충족해야 하는 과제에 직면해 있다. 그 결과, 항력 계수 등 관심 있는 유동장 정보와 성능 관련 수치를 예측하여 필요한 실험 횟수를 크게 줄일 수 있는 시뮬레이션 기반 접근 방식이 점점 더 인기를 얻고 있다.   그림 1   유체 흐름의 난류를 이해하고 전산 유체 역학(CFD) 시뮬레이션을 통해 동일한 난류를 재현하려면 다양한 난류 모델을 사용해야 한다. 자동차 애플리케이션과 리소스 가용성에 따라 적합한 난류 모델을 선택하면 설계 주기를 단축하는 데 도움이 될 수 있다.    난류의 모델링 기법 ‘난류’는 압력과 속도의 혼란스러운 변화를 특징으로 하는 불규칙한 흐름을 일컫는 용어이다. 우리는 일상 생활에서 난류를 경험하며 공기 역학, 연소, 혼합, 열 전달 등과 같은 다양한 엔지니어링 응용 분야에서 중요한 역할을 한다. 하지만 유체 역학을 지배하는 나비에-스토크스 방정식은 매우 비선형적인 편미분 방정식이며 난류에 대한 이론적 해법은 존재하지 않는다. 난류는 광범위한 공간적, 시간적 규모를 포함하기 때문에 모델링과 시뮬레이션이 어려울 수 있다. 일반적으로 큰 와류는 난기류에 의해 생성된 에너지의 대부분을 전달하고 작은 와류는 이 에너지를 열로 발산한다. 이 현상을 ‘에너지 캐스케이드’라고 한다. 몇 년에 걸쳐 다양한 난기류 모델링 접근법이 개발되었으며, 가장 일반적인 세 가지 접근법을 간략히 설명한다. Direct Numerical Simulation(DNS) : DNS에서는 모델이나 근사치 없이 미세한 그리드와 매우 작은 시간 단계를 사용하여 모든 규모에서 난기류를 해결한다. DNS의 계산 비용은 엄청나게 높지만 결과는 가장 정확하다. DNS 시뮬레이션은 난류장에 대한 포괄적인 정보를 제공하기 위한 ‘수치 실험’으로 사용된다. Large-Eddy Simulation(LES) : 이름에서 알 수 있듯이 이 난류 모델링 기법은 큰 소용돌이를 해결하고 보편적인 특성을 가진 작은 소용돌이를 모델링한다. LES 시뮬레이션은 최소 길이 스케일을 건너뛰어 계산 비용을 줄이면서도 시간에 따라 변화하는 난기류의 변동 요소를 자세히 보여준다. Reynolds-Averaged Navier-Stokes Model(RANS) : RANS 방정식은 나비에-스토크스 방정식의 시간 평균을 취하여 도출되었다. 난기류 효과는 미지의 레이놀즈 응력 항을 추가로 모델링하여 시뮬레이션한다. RANS 시뮬레이션은 평균 흐름을 해결하고 난류 변동을 평균화하므로 다른 두 가지 접근 방식보다 훨씬 비용 효율적이다.   올바른 선택 : DNS, LES 또는 RANS 올바른 난류 모델을 선택하는 것은 모든 시뮬레이션의 중요한 측면이며, 이는 주로 시뮬레이션의 목적, 흐름의 레이놀즈 수, 기하학적 구조 및 사용 가능한 계산 리소스에 따라 달라진다. 학술 연구의 경우 DNS 시뮬레이션은 난류의 근본적인 메커니즘과 구조를 이해하는 데 가장 적합한 결과를 제공한다. DNS는 레이놀즈 수가 낮은 경우에 적합하지만, 막대한 시간과 리소스가 필요하기 때문에 대부분의 산업 분야에서는 실용적인 선택이 아니다. 반면에 LES는 일반적으로 레이놀즈 수가 높은 복잡한 형상을 포함하는 산업용 사례를 처리하는 데 적합한 옵션이다. LES가 생성하는 고충실도 결과물은 경쟁이 치열한 자동차 시장에서 중요한 한 차원 높은 성능 개선이 가능한 설계를 가능하게 한다.   그림 2    RANS 시뮬레이션은 LES에 비해 근사치의 범위가 넓기 때문에 정확도가 떨어진다. 그러나 정확도와 계산 비용 간의 균형으로 인해 RANS는 계산 리소스와 시뮬레이션 시간이 제한된 업계 사용자에게 일반적인 설루션이다. 이 방법은 또한 짧은 시간 내에 여러 사례를 분석해야 할 때 널리 사용된다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

젠하이저는 창립 80주년을 맞아 하이파이 사운드를 위한 유선 헤드폰 2종 ‘HD 550’과 ‘HD 505’를 새롭게 출시하며, 다양한 음향에 대한 수요를 충족시킬 ‘HD 500’ 시리즈의 풀라인업을 완성했다고 밝혔다. ‘HD-5’ 시리즈는 전문 음악 창작자와 엔지니어 사이에서 음향의 레퍼런스로 평가 받는 ‘HD-6’ 시리즈의 철학을 이어받아, 고해상도 음원 재생에 최적화된 설계를 바탕으로 고품질의 사운드를 경험할 수 있도록 설계된 라인업이다. 이 시리즈는 감상의 목적, 장르, 음색 취향 등에 따라 다양한 선택이 가능하도록 구성되어 다양한 멀티미디어 환경에서도 몰입감 높은 사운드를 제공한다. 젠하이저의 새로운 라인업 전략에 따라 HD 505는 누구나 편하게 들을 수 있는 대중적인 사운드, HD 550은 고음과 저음의 균형감으로 보컬과 악기가 돋보이는 특색을 가지고 있다. 이를 바탕으로. 개인적인 성향 및 취향, 장르, 목적에 맞는 최적의 제품을 선택할 수 있어, 더욱 많은 사람이 더욱 쉽게 음향적 만족감을 높일 수 있게 되었다는 것이 젠하이저의 설명이다.     HD 550은 젠하이저의 프리미엄 사운드를 누구나 일상에서 즐길 수 있도록 설계된 오픈형 유선 헤드폰이다. 이 제품은 아일랜드의 최첨단 생산시설에서 제작된 38mm 트랜스듀서를 탑재해 6Hz부터 39.5kHz에 이르는 폭넓은 주파수 응답을 제공하며, 0.2% 미만의 총 고조파 왜곡률로 섬세하고 정교한 사운드를 구현한다. HD 550은 150Ω의 임피던스를 적용해 고성능 헤드폰 앰프나 DAC(Digital-to-Analog Converter)와 함께 사용할 경우 더욱 깊이 있고 풍부한 음향을 감상할 수 있다. 중립적인 중음과 단단한 저음의 조화는 음악은 물론, 공간감이 중요한 게임 환경에서도 몰입감을 제공한다. 또한 라미네이트 필름 다이어프램과 경량 보이스코일을 적용해 빠른 반응성과 섬세한 표현력을 실현했으며, 드라이버는 귀를 향해 비스듬히 배치되어 넓은 음장감을 형성한다. HD 505는 다양한 장르의 음악을 보다 폭넓게 즐길 수 있도록 튜닝된 모델로, HD 시리즈의 핵심 기술을 보다 대중적인 사양으로 구현한 제품이다. 이 제품은 120Ω 트랜스듀서를 탑재해 12Hz부터 38.5kHz까지의 주파수를 충실히 재현하며, ‘HD 560S’의 튜닝을 기반으로 과하지 않은 저음과 안정적인 고역대 응답 특성을 갖췄다. HD 505는 HD 550과 동일한 라미네이트 다이어프램과 경량 보이스코일 기술을 적용해 정밀하고 선명한 사운드를 구현하며, 고해상도 음원 재생 시에도 원음에 가까운 사운드를 전달한다. 정교하게 조율된 공진 제어 기술은 불필요한 음향 왜곡을 억제하고, 고역의 피크 현상을 완화해 장시간 청취 시에도 피로감을 줄여준다. HD 550과 HD 505는 모두 약 237g의 가벼운 무게로 설계되었으며, 헤드밴드의 압력도 적절히 조절돼 장시간 착용에도 편안하고 안정적인 착용감을 제공한다. 또 통기성이 뛰어난 금속 메시 커버를 채택해 오픈형 헤드폰 특유의 개방감을 극대화하고, 외부 소음을 자연스럽게 분산시켜 청취 몰입도를 높여준다. 기본 구성품으로는 1.8m 길이의 분리형 케이블, 3.5mm 스테레오 플러그, 6.3mm 변환 어댑터가 함께 제공된다. 소노바컨슈머히어링코리아의 강호일 대표는 “젠하이저의 HD 500 시리즈의 전체 라인업을 국내에 출시하게 되어 기쁘다”면서, “기존 HD 560 모델과 더불어, 소비자는 개인적인 취향, 장르, 목적에 맞는 최적의 제품을 선택할 수 있어, 더욱 높은 음향적 만족감을 느낄 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (20)   터보 기계 설계 및 해석 분야에서 실제 적용 사례는 CFD 모델의 효율성과 적응성을 입증하는 증거이다. 이러한 애플리케이션은 고급 시뮬레이션 도구가 복잡한 엔지니어링 문제를 해결하는 데 얼마나 중요한 역할을 하는지 보여준다. 이러한 실제 시나리오를 살펴봄으로써 CFD 기술이 산업 발전에 미치는 직접적인 영향에 대한 귀중한 인사이트를 얻을 수 있다.    ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   그림 1. 터보차저 컴프레서가 장착된 토요타 GT86 CS-R3 랠리카(왼쪽 상단)   토요타 모터스포츠의 터보차저 컴프레서 최적화 독일 쾰른에 위치한 고성능 엔진 및 섀시 설계 전문 기업으로 유명한 토요타 모터스포츠는 케이던스(Cadence)의 피델리티(Fidelity) 소프트웨어를 사용하여 터보차저 컴프레서의 효율성을 개선하는 야심찬 프로젝트를 수행했다.(그림 1) 이 작업은 터보차저 부품의 설계가 이미 고도화되어 있었기 때문에 쉽지 않은 과제였다. 실제 프로토타입을 제작하는 기존 방식은 소요 시간이 길어 부적절했기 때문에, 팀은 보다 혁신적인 접근 방식인 수치 최적화를 선택했다. 문제는 이미 재료의 구조적 한계에 근접해 작동하는 컴프레서 임펠러를 최적화해야 한다는 것이었다. 이를 위해서는 다분야 최적화 프로세스를 위해 CFD와 전산 구조 역학(CSM)을 통합하는 미묘한 접근 방식이 필요했다. 이 팀은 폰 미제스 응력을 안전 한도 내에서 유지하면서 등방성 효율, 총 압력 비율 및 작동 범위를 개선하기 시작했다. 토요타 모터스포츠는 임펠러의 다양한 측면을 정의하는 154개의 파라미터를 포함하는 최적화 프로젝트에 착수하여 케이던스의 피델리티 소프트웨어를 활용했다. 기본 설계에서 특정 파라미터를 유지하는 데 신중을 기하여 궁극적으로 33개의 주요 설계 변수에 집중했다. 여러 설계 반복에 걸쳐 메시 품질과 일관성을 보장하기 위해 피델리티 오토메시(Fidelity Automesh)를 사용하여 강력한 메시 전략을 구현했다. 이 최적화를 통해 <그림 2>에 자세히 설명된 대로 성능이 크게 향상되었다. 생성된 디자인 중 두 가지 디자인이 모든 공기역학적 및 구조적 목표를 충족하는 것으로 나타났다. 설계 D1은 압력비가 8.0% 증가하고 효율이 1.4% 증가했으며 스톨 마진이 확장되었다. 이러한 개선은 구조적 무결성을 보장하고 초크 질량 유량 요건을 유지하면서 달성되었다.   그림 2. 원래 지오메트리와 선택된 디자인(D1 및 D2)의 비교. 설계 D1은 압력 비율이 8.0% 증가하고 효율이 1.4% 증가했으며 스톨 마진이 확장되었다.   이 사례 연구는 터보차저 압축기 효율의 한계를 뛰어넘는 데 있어 다분야 CFD-CSM 최적화가 얼마나 효과적인지 보여준다. 토요타 모터스포츠의 접근 방식은 첨단 기술 개발에서 수치 최적화의 이점을 강조하여, 기존 방법으로는 실현 불가능한 설계 대안을 신속하게 탐색하고 평가할 수 있게 해준다. 이 프로젝트의 성공은 까다로운 모터스포츠 및 자동차 엔지니어링 영역에서 터보 기계 설계를 개선할 수 있는 통합 계산 방법의 잠재력을 반영한다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

캐드앤그래픽스 CNG TV 지식방송 지상 중계   지난 2월 24일 CNG TV는 줌(ZOOM) 방송을 통해 ‘무전원 IoT 센서를 활용한 스마트 공장 고도화 지원 방안’을 주제로 웨비나를 진행했다. 이번 방송에서는 코아칩스의 무전원 IoT 센서 기술을 중심으로, 국내 중소·중견 제조기업의 스마트 공장 고도화 지원 방안, 기존 MES 및 기술 공급업체와의 협업 전략, 그리고 레거시 설비에서 데이터를 수집하는 방법 등이 사례 중심으로 소개됐다. 보다 자세한 내용은 다시보기를 통해 확인할 수 있다. ■ 박경수 기자   ▲ 코아칩스 오재근 대표와 4차산업혁명연구소 한석희 소장   이번 웨비나는 4차산업혁명연구소 한석희 소장이 사회를 맡았으며, 코아칩스 오재근 대표가 발표자로 참여해 에너지 하베스팅 센서 및 센서 플랫폼 기술을 소개했다.    센서 기술과 스마트 공장 혁신 오재근 대표는 무선 센서를 상용화하기 위해 10년 이상의 연구개발을 진행해 왔으며, 현재 스마트 공장 및 산업 IoT(IIoT) 적용 사례를 연구 중이라고 밝혔다. 이날 발표에서는 해당 기술의 개발 배경과 산업 현장 적용 사례를 구체적으로 설명하며, 센서 기술의 발전 방향과 스마트 공장 구축 전략에 대한 통찰력을 제공했다. 그는 “센서 산업의 트렌드가 공급자 주도에서 수요자 주도로 전환되고 있으며, 극한 환경에서도 활용할 수 있는 센서의 중요성이 커지고 있다”고 강조했다. 코아칩스의 무전원 무선 센서, 자가 발전 센서 등의 혁신 기술을 소개하며, “디지털 리트로핏(digital retrofit)을 통해 기존 설비의 수명을 연장하고, 데이터 기반의 스마트 공장 구축이 가능하다”고 설명했다. 또한, “DX(디지털 전환) 시대에서는 공급자 중심에서 수요자 중심으로 시장 구도가 바뀌고 있다. 현재 전 세계에서 약 1조 개의 센서가 사용되고 있으며, 2030년까지 약 10조 개로 증가할 것으로 예상된다”고 덧붙였다.   ▲ 고진동 환경에서도 작동하는 센서   센서 산업의 변화와 극한 환경에 적합한 센서 기술 오 대표는 센서 시장이 공급자 중심에서 수요자 주도로 변화하고 있으며, 이에 따라 센서 설루션 중심의 경쟁이 심화되고 있다고 설명했다. 특히, 자율주행 자동차 산업에서는 자동차 제조사가 센서 시장을 주도하고 있으며, 센서의 성능과 기능이 점점 더 중요한 차별화 요소가 되고 있다고 강조했다. 코아칩스는 해양, 고온 및 저온 환경에서도 작동 가능한 센서를 개발하며, 국내 최초 및 세계 최초의 기술을 보유하게 됐다. 그 중 420℃에서도 작동 가능한 센서는 대표적인 혁신 기술로 평가받고 있다. 또한, 무전원 모선 센서는 외부 압력이나 진동에 따라 신호 특성이 변화하며, 이를 통해 실시간으로 센서의 상태를 측정할 수 있다는 점에서 강점을 가진다. 이와 함께, 코아칩스의 인텔리전트 타이어 센서는 시속 880km에서 약 100G의 충격을 견딜 수 있으며, 2013년 세계 최초의 무전원 센서를 통한 실제 시험에서도 우수성이 입증되었다. 에너지 하베스팅 기술을 활용하면 주변의 에너지를 이용해 반영구적으로 무선 센서를 운용할 수 있어, 스마트 공장에서의 활용 가능성을 더욱 높여준다.   무선 전력 전송을 활용한 세선 기술 혁신 코아칩스는 자가 발전형 에너지 하베스팅 무선 센서를 통해 배관의 변위와 하중을 측정하여 상시 모니터링 체계를 구축하였다. 이 시스템은 법적으로 요구되는 점검을 대체할 수 있으며, 국내 최초로 개발된 사례다. 또한, 진동을 이용한 열차 전복 감지 시스템을 개발하였으며, 열차 주행 중 발생하는 진동을 전기로 변환하여 무선 통신을 통해 실시간 모니터링하는 방식으로 설계되었다. 이 기술 개발은 2013년부터 2017년까지 진행됐다. 디지털 리트로핏은 기존의 오래된 기계나 시스템에 새로운 컴포넌트를 추가하여 효율성과 성능을 향상시키는 기술이다. 많은 산업 설비가 10년 이상 사용되면서도 데이터 추출 기능을 제공하지 않는 경우가 많은데, 디지털 리트로핏을 적용하면 이러한 문제를 효과적으로 해결할 수 있다. 이를 통해 스마트 공장 구축이 더욱 가속화될 것으로 기대된다.    ▲ 센서 개념의 변화     ■ 기사 내용은 PDF로도 제공됩니다.

에이수스가 비즈니스 업무에 최적화된 넓은 화면과 고성능 AI 기능을 갖춘 ‘엑스퍼트북(ExpertBook) P1’을 출시한다. 엑스퍼트북 P1은 비즈니스 요구를 담아낸 고성능 AI 비즈니스 노트북이다. 인텔 코어 프로세서 및 듀얼 SSD를 탑재했으며, 메모리 및 저장 공간 모두 비즈니스 사용자의 필요에 맞춰 각 최대 64GB 및 1TB로 확장 가능하다. 15인치의 디스플레이 화면에 1.6kg의 무게는 사무실 출근과 재택 근무를 병행하는 하이브리드 근무 환경은 물론 출장이 잦은 직장인에게 적합하며, 고용량의 50Wh 배터리를 탑재해 외출 시에도 효율적인 사용이 가능하다. 또 보조 배터리로도 충전이 가능한 전압을 지원해 높은 휴대성을 갖췄다. 이와 함께 에이수스 전용 온디바이스 AI 회의 설루션인 ‘ASUS AI ExpertMeet’ 소프트웨어가 내장돼 비즈니스 회의 또는 미팅에서 활용할 수 있는 다양한 고급 AI 기능이 제공된다. ▲주요 8개 언어(영어, 프랑스어, 독일어, 이탈리아어, 일본어, 포르투갈어, 스페인어, 번체 및 간체 중국어) 간의 기기내 실시간 양방향 번역 및 자막 기능 ▲자동 캡션 기능 ▲회의 및 비디오/오디오 클립의 요약 기능 ▲화상 회의 중 이미지 및 공유 화면에 스마트 워터 마크 반영 기능 등을 활용해 더 전문적이면서도 보안에 철저하게 비즈니스 업무를 수행할 수 있다.     신제품은 비즈니스를 위한 내구성도 갖췄다. 미국 국방성 규격인 밀스펙(MIL-STD-810H)을 넘어서는 추가 내구성 테스트를 진행해 일반 소비자 노트북에 비해 더 엄격한 기준을 적용했으며 ▲힌지 테스트(클림셸) ▲낙하 테스트 ▲고하중 테스트 ▲패널 압력 테스트 ▲키보드 내구성 테스트 ▲키보드 발수성 테스트 ▲포트 내구성 테스트 ▲비틀기 테스트 등 11가지 카테고리에서 24개의 검증을 통과했다. 특히 제품 설계 단계부터 수백 가지의 내부 내구성 테스트를 통해 더욱 견고하고 단단한 내구성을 제공한다. 뿐만 아니라 듀얼 USB 3.2 Gen 1 타입 A, 듀얼 USB 3.2 Gen 1 타입 C, HDMI, 오디오 콤보잭, 기가비트 이더넷 포트를 지원해 다른 기기 및 액세서리와도 원활하게 연결할 수 있다. 공식 소비자 가격은 67만 9000원부터 시작한다. 에이수스는 신제품 출시와 함께 3월 31일까지 에이수스 온라인 스토어 단독으로 엑스퍼트북 P1 할인 이벤트를 진행한다고 전했다. 전 모델 3만원 즉시 할인 혜택과 함께 제품 구매 시 기본 제공되던 1년 무료 국내 출장 서비스 기간에 1년 보증 추가 연장이 적용돼, 총 2년 동안 서비스 혜택을 받아볼 수 있다. 한편 엑스퍼트북 P1은 에이수스 공식 스토어, 네이버 브랜드스토어, 쿠팡, 11번가, G마켓, 옥션, SSG 등의 온라인 판매처에서 구매 가능하며, 기업 전용 보안 및 비즈니스 솔루션을 제공하는 엑스퍼트북 B1과 동시 출시돼 개별 문의를 통해 맞춤형 사양 지정 및 견적 상담이 가능하다.

제품 개발 혁신을 가속화하는 크레오 파라메트릭 11.0 (10)   크레오 파이핑 및 케이블링 익스텐션(Creo Piping and Cabling Extension : PCX)은 다양한 종류의 산업과 유형의 파이핑 및 케이블링을 지원하여 전체 설계 프로세스를 간소화하고 가속화하는 크레오의 모듈이다. 이번 호에서는 크레오 파이핑에 대해 알아보자.   ■ 김주현 디지테크 기술지원팀의 차장으로 크레오 전 제품의 기술지원 및 교육을 담당하고 있다. 홈페이지 | www.digiteki.com   크레오 파이핑은 라이브러리를 이용하는 사양 설계(Spec_driven)와 비 사양 설계(Non_Spec_driven)로 나눌 수 있다. 이번 호에서는 비 사양으로 파이핑을 생성한다. 비 사양 파이핑은 직선이거나 유연한 파이프 세그먼트 세트로 정의하며, 파이핑 시스템은 일반적으로 파이프 세그먼트의 비브랜치 체인으로 구성된 여러 파이프라인을 갖는다. 필요한 파이프라인을 미리 지정한 다음 라우팅에 필요한 파이프라인을 선택하면 된다. 파이핑은 파이프라인을 어셈블리 피처로 어셈블리에 저장하며, 현재 단순화 표현의 컴포넌트를 참조하여 서브 어셈블리에 파이프라인의 경로를 설정하고 수정할 수 있다. 어셈블리 모드에서 사용 가능한 동일한 기능으로 서브 어셈블리를 생성하고 삭제할 수 있다. 파이핑 시스템을 정의하려면 라인 스톡, 파이프라인 매개 변수, 사용 가능한 배관 유형, 코너 유형 등과 같은 특징을 지정해야 한다.  라인 스톡 : 재료, 바깥 지름, 배관 유형, 코너 유형 및 기타 파이프 매개 변수를 정의한다. 라이브러리에 저장하기 위해 라인 스톡 매개 변수를 파일에 기록할 수 있다.  파이프라인 매개변수 : 라인마다 파이프 이름, 통과되는 액체나 기체 유형, 진행 방향과 압력과 같은 사용자정의 매개 변수 등을 정의할 수 있다. 배관 유형 : 파이프 세그먼트의 배관 유형은 다양하다. 직선(강체), 유연, 또는 대체 직선과 유연 세그먼트로 구성될 수 있다. 일반적으로 피팅을 그대로 두거나 격벽을 통과하는 경우와 같이 호스 경로를 설정하고 짧은 단면의 탄젠트를 제어해야 할 경우에만 대체 세그먼트를 사용하기도 한다.  코너 피팅 : 코너는 맞추거나 사접하거나 벤드할 수 있다. 그러면 지금부터 크레오 11.0에서 비사용 파이핑을 생성해보자.어셈블리 파일을 열어 파이핑을 연결하고자 하는 시작과 끝을 각각 확인한다.이번 호에서는 다음의 그림과 같이 두 부분에 시작과 끝을 정해 파이핑을 생성하고자 한다.     먼저 부품을 열어 시작과 끝지점에 좌표계 및 기준 점을 생성한다. 왼쪽 부품인 exchanger.prt를 열어 좌표계를 생성한다.  원점 탭에서 축과 평면으로 원점을 선택하고, 방향 탭으로 이동 후 X, Y, Z 축을 설정한다.     이 방법으로 아래쪽도 그림과 같이 좌표계를 모두 생성한다. 좌표의 이름도 각각 변경한다. 좌표의 이름은 추후 도면에 표시할 것이기 때문에, 알기 쉽게 이름을 지정한다.      다음 파이프라인으로 연결하고자 하는 부분에 기준점을 생성한다. 각 부품에 기준점을 만들고, 파이핑 생성 시 기준점들을 연결하여 파이프라인을 생성하게 된다. 그렇기 때문에 파이프라인을 생성하고자 하는 곳에 기준점을 생성해야 한다. 기준점은 앞에서 만든 좌표계를 기준으로 점을 생성하기 위해 오프셋 좌표계로 생성한다.      EXCHANGER_END 좌표를 참조로 설정한 후, 그림과 같이 세 개의 점을 생성한다.     작업을 모두 마친 후 아래 파이프 연결 부분인 EXCHANGER_ STRAT도 오프셋 좌표계를 통해 점을 생성한다.       ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공 사례   전자장비에서 발생하는 열을 배출하기 위해서 팬(fan)은 중요한 역할을 한다. 특히 단위 부피당 발열량이 크고 부품 간의 공간이 넉넉치 않은 협소한 고집적 전자장비에서는 팬의 활용이 필수이다. 좁은 공간에서 자연대류에만 의존할 경우, 기류가 막혀 열이 정체되고 과열로 이어질 수 있다. 이 때 팬이 있으면 강제대류로 열전달 매커니즘을 바꾸어 주고, 히트싱크에서 핀의 간격이 좁은 경우에도 방열 효율을 크게 높일 수 있다. 팬이 포함된 해석을 하기 위해서는 어떠한 이슈가 있고, 이를 해결하기 위한 방법은 무엇이 있는지 이론적 내용과 함께 살펴보자.   ■ 전상우 태성에스엔이 EBU-LF팀의 매니저로, 열유동 해석 기술 지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다.  홈페이지 | www.tsne.co.kr   그림 1. 단순화를 적용하지 않은 팬   팬의 단순화 일반적으로 생각하는 팬의 모습은 <그림 1>의 모습이다. 하지만 해석에 적용할 때는 블레이드의 모양을 있는 그대로 살려서 해석에 반영하기보다는, <그림 2>처럼 면으로 단순화하여 적용하는 경우가 대부분이다. 회전체 모사 방법으로 무빙 메시(moving mesh) 또는 MRF(moving reference frame)를 적용하는 방법도 있으나 이번 글에서는 논외로 한다. 팬을 원 모양의 2차원 면으로 단순화하면 얻을 수 있는 이점이 크다. 블레이드 형상의 특성 상 날개가 전체적으로 얇을 뿐만 아니라 끝단 부분은 더욱 뾰족한 모양이다. 이런 생김새는 요소의 종횡비를 크게 하고, 요소 품질이 떨어지거나 심할 경우 마이너스 볼륨 격자가 생성될 위험도 있어 사용자가 신경 써서 메시를 생성해야 한다. 최근에는 우수한 요소 생성 알고리즘 덕분에 자동 메시 생성으로 잘 해결되는 경우도 있으나, 요소 개수 및 해석 소요 시간 측면에서도 단순화하는 것이 압도적으로 유리하다.   그림 2. 팬의 단순화 적용 전(왼쪽)과 후(오른쪽)   형상의 단순화는 팬 뿐만 아니라 다른 상황에도 자주 사용된다. 스펀지처럼 구멍이 많은 다공성 매질이나 타공판이 겹겹이 쌓인 그릴에도 형상 단순화를 적용할 수 있다. 이는 유동 해석 관점에서는 유동 저항이 주된 관심사이기 때문에 가능하다. 국소적인 각각의 구멍에서 속도와 압력을 모두 정확히 구현하기보다는 시스템 레벨에서의 유동 양상을 알고 싶을 때는, 다공성 매질 전체에 대한 저항을 정의하면 구멍 모양을 모두 살리지 않은 육면체 또는 면으로 단순화할 수 있다.    팬의 단순화 원리 제법 복잡하게 생긴 팬을 어떻게 2차원 동그라미 하나로 대체할 수 있는 것인지, 그 원리를 조금 더 자세히 알아보자.  유체는 진행 경로에 따라서 점점 압력이 떨어진다. 점점 떨어지다가 팬을 만나면 압력이 다시 올라간다. 팬은 유동 경로의 중간에서 승압 효과를 내는 것이다. 유체가 팬을 지나기 직전의 압력과 지나간 직후의 압력의 차이를 알 수 있다면, 해석 상에서 팬의 영향을 그래프 하나로 대체할 수 있다.   그림 3. 팬에 의한 승압 효과   유동 해석을 하면 결국 풀고자 하는 변수는 해석 영역 내부 각 위치에서의 속도와 압력이다. 따라서 팬에 의해서 압력이 어떻게 변하는지를 미리 알 수 있다면, 즉 유체가 팬을 통과하기 전과 통과한 이후의 압력차를 알 수 있다면, 그리고 이를 해석에 반영한다면 팬의 모양 자체는 중요하지 않게 된다. 이는 팬이 포함된 시스템 전체의 유동 양상이 중요한 경우에 적절하다.  만약 시스템 전체의 유동 양상을 알고자 하는 것이 아니라, 블레이드의 모양이나 종류에 따른 팬 자체의 성능 테스트를 할 때는 단순화를 적용하는 것은 적절하지 않다. 이 때는 블레이드의 모양이나 rpm 등에 따라서 차압이 달라질 것이기 때문에, 무빙 메시 또는 MRF 방법을 적용한 해석이 필요하다.   그림 4. 팬 성능 테스트 해석 형상     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

한국레노버가 레노버 최초의 온디바이스 AI 태블릿인 ‘요가 탭 플러스 AI(Yoga Tab Plus AI)’를 국내 공식 출시했다. 안드로이드 14 운영체계를 지원하는 요가 탭 플러스 AI는 사용자 개인에게 맞춤화된 생성형 AI를 기반으로 각종 문서, 창작, 엔터테인먼트 작업에서 향상된 성능을 제공할 수 있다. 퀄컴 스냅드래곤 8 3세대(Snapdragon 8 Gen 3)와 45W 급속 충전 기능을 지원하는 10,200mAh 배터리 용량을 탑재해 쾌적한 사용 환경을 제공한다.     요가 탭 플러스 AI는 메타 라마 3 (Llama 3)의 로컬 LLM 기반으로 구축된 레노버 프리미엄 온디바이스 AI 비서 ‘레노버 AI 나우(Lenovo AI Now)’를 탑재했다. 레노버 AI 나우는 문서 요약, 지식 기반 검색, 워크플로 지원 등의 작업을 자연어로 처리할 수 있으며, 모든 데이터를 디바이스에 저장 및 처리해 오프라인 상태에서도 실시간 AI 기능을 제공한다. 사용자는 간단한 타이핑으로 필요한 문서를 빠르게 찾는 것은 물론 AI가 제공하는 제안 및 요약 기능을 활용해 생산성을 높일 수 있다. 요가 탭 플러스 AI는 보안 처리 장치(SPU)와 암호화된 생체 인식으로 사용자만 액세스가 가능하도록 해서 안전성을 높였다. 레노버 AI 나우를 기반으로 구동되는 ‘레노버 스마트 커넥트(Lenovo Smart Connect)’ 앱은 PC 또는 스마트폰과 태블릿의 연동을 지원한다. 스마트 클립보드 기능을 활용하면 텍스트 또는 이미지를 복사에 다른 디바이스로 손쉽게 옮길 수 있어 효율적인 멀티 태스킹 작업을 돕는다. ‘레노버 AI 노트(Lenovo AI Note)’는 연속 쓰기 및 다시 쓰기 기능을 지원해 콘텐츠의 정확성을 높인다. 40개 이상의 다국어를 기반으로 한 트랜스크립션 기능은 음성과 텍스트를 실시간으로 번역해 미팅이나 회의 시에도 유용하다. 12.7인치 3K 퓨어사이트 프로(PureSight Pro) 디스플레이는 144Hz의 화면 재생률과 최대 900니트의 밝기를 지원해 몰입감 넘치는 엔터테인먼트 경험을 제공한다. DCI-P3을 지원해 풍부한 색감을 경험할 수 있으며, 색 정확도는 델타E 값 1 미만(ΔE<1)으로 낮은 오차 범위를 보인다. 블루라이트를 차단하는 TUV 인증을 통과해 장시간 사용에도 눈의 피로감을 낮춘다. 하만카돈, 돌비 애트모스 프리미엄 사운드를 지원하는 6개의 스피커는 입체적인 사운드를 더한다. 특히 탑재된 4개의 SLS 서브 우퍼 스피커는 음향 왜곡을 낮춰 더욱 선명한 사운드를 뒷받침한다. 요가 탭 플러스 AI는 사용에 편의를 더하는 ‘레노버 탭 펜 프로(Lenovo Tab Pen Pro)’와 ‘레노버 투인원 키보드 팩(Lenovo 2-in-1 Keyboard Pack)’을 기본 구성에 포함했다. 햅틱 피드백 기술이 적용된 레노버 탭 펜 프로는 정밀한 크리에이티브 작업을 지원한다. 펜에 적용된 AI 기능이 압력 감도, 기울기 등을 감지해 완성도 높은 작업을 돕는다. 또한 정밀한 타이핑을 지원하는 투인원 키보드 팩에 적용된 전용 키를 통해 스마트 기능에 빠르게 접속할 수 있다. 기본 구성에 역시 포함된 1.5m 6Amp USB 케이블은 일반적인 20W 충전보다 최대 3배 빠른 속도를 제공한다. 한편, 한국레노버는 사용자 부담을 줄이기 위해 각 1년간 우발적 손상 보장(ADP) 서비스와 프리미엄 케어 서비스를 제공한다고 전했다. 이를 통해 고객 과실로 발생한 파손의 경우에도 무상 수리를 지원한다. 또한 제품에 이상이 생길 경우 실시간으로 전문 엔지니어와 전화, 이메일 등을 통해 상담 받을 수 있다. 하드웨어 장애 발생 시 퀵·택배를 통한 수리 서비스를 지원하며, 연 1회 제품 정기 점검 등의 혜택이 주어진다. 한국레노버는 신제품 출시를 기념해 요가 탭 플러스 AI를 구매한 모든 고객에게 어도비 익스프레스 프리미엄(Adobe Express Premium)과 어도비 라이트룸(Lightroom)의 2개월 무료 체험 기회를 제공한다. 또한 추첨을 통해 요가 프로 마우스를 사은품으로 증정한다. 한국레노버의 신규식 대표는 “요가 탭 플러스 AI는 레노버의 기술 혁신이 집약된 레노버 최초의 온디바이스 AI 기반 태블릿으로, 언제 어디서든 강력한 AI 성능을 활용해 생산성과 창의성을 극대화하도록 설계되었다”면서, “이번 신제품에 적용된 다양한 AI 기능으로 스마트한 사용 경험과 함께 한 차원 높은 수준의 디지털 라이프를 즐기길 바란다”고 밝혔다. 요가 탭 플러스 AI의 국내 출시 공식 소비자가는 기본 모델 기준 79만 9000원이다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (18)   터보 기계는 흐르는 유체와 회전하는 요소 사이에서 에너지 전달이 일어나는 기계에 초점을 맞춘 기계공학의 한 분야이다. 이러한 장치는 많은 산업 분야에서 중추적인 역할을 한다.이번 호에서는 메시 작업 이후 유동 흐름 및 물리 모델을 설정하는 과정을 살펴본다.    ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   흐름 및 물리 모델 설정 메시 프로세스를 완료한 후 흐름 및 물리 모델을 설정하는 것은 정확한 예측을 위한 토대를 마련하는 중요한 작업이다. 이 프로세스에는 미묘한 터보기계 흐름 역학을 포착하는 데 중요한 적절한 층류 또는 난류 모델을 선택하는 것이 포함된다. 또한 재료 특성 지정, 경계 조건의 신중한 구성, 초기 조건 설정이 수반된다. 이러한 세부 사항에 주의를 기울임으로써 시뮬레이션 프레임워크는 복제하고자 하는 실제 물리적 시나리오를 반영할 수 있도록 잘 준비될 것이다.   머티리얼 프로퍼티 정의 재료 속성을 올바르게 지정하면 다양한 작동 조건에서 유체 또는 고체 재료의 물리적 거동을 사실적으로 캡처할 수 있다. 다음에는 지정해야 할 주요 머티리얼 프로퍼티가 나열되어 있다.  밀도 및 점도 : 유체의 경우 이러한 특성은 특히 관성 및 흐름 저항 측면에서 흐름 거동에 영향을 미치므로 정확한 밀도와 점도를 지정하는 것이 중요하다.  열적 특성 : 여기에는 열 전달과 관련된 시뮬레이션에 필수적인 비열 용량과 열전도도가 포함된다.  압축성 : 가스의 경우 밀도와 압력의 변화를 정확하게 모델링하려면 압축성 계수가 필요하다.  탄성 및 가소성(고체 재료의 경우) : FSI와 관련된 시뮬레이션에서는 유체 힘에 대한 구조적 반응을 예측하기 위해 탄성 및 가소성과 같은 기계적 특성이 필요하다. 재료 특성은 온도, 압력 및 기타 환경 요인에 따라 변화하는 경우가 많다. 특히 다양한 작동 조건이 예상되는 시뮬레이션에서는 이러한 변화를 고려하는 것이 필수이다. 재료 특성이 부정확하면 실제 성능과 상당한 편차가 발생하여 설계 프로세스가 잘못될 수 있다.   유동 모델 선택 시뮬레이션의 물리적 특성을 반영하기 위해 재료 특성을 정의했다면, 다음 단계는 적절한 유동 모델링 접근 방식을 선택하고 구현하는 것이다. 터보 기계의 흐름은 본질적으로 불안정(unsteady)하며 3차원의 점성, 불안정 효과의 조합으로 설명할 수 있다. 그러나 터보 머신의 설계는 다열 상호 작용(예 : 전위 효과 및 파동 전파), 난류(예 : 와류 흘림 및 2차 흐름), 설계 외 효과(예 : 회전 실속 및 서지), 외부 왜곡(예 : 돌풍 및 발생 바람), 블레이드 진동(예 : 플러터 및 강제 응답) 같은 현상으로 인한 불안정한 효과를 무시하고 안정된 유동 해석에 기반하는 경우가 많다.  <그림 1>에 제시된 흐름 모델은 불안정성을 올바르게 모델링하는 데 필수이다.    그림 1. 주기성 및 안정성을 기반으로 터보 기계의 불안정성을 포착하는 흐름 모델   Large Eddy Simulation(LES) & Detached Eddy Simulation(DES) : 터보 기계의 불안정한 현상을 포착하는 충실도 높은 모델이다. LES는 큰 난기류 스케일을 해결하고 작은 난기류 스케일을 모델링한다. 반대로 DES는 단단한 벽 근처의 RANS 방법과 벽에서 떨어진 영역의 LES 방법을 혼합하여 더 큰 규모의 난류 소용돌이와 흐름 분리를 포착한다. 두 방법 모두 난류와 불안정한 흐름 역학에 대한 상세한 인사이트를 제공하지만 계산 비용이 높다.  Reynold-Average Navier-Stokes(RANS) : RANS는 터보 기계의 안정적인 흐름 조건을 시뮬레이션하는 데 이상적이다. 이 접근 방식은 시간에 따른 NS 방정식의 평균을 구하여 평균 흐름 거동에 대한 통찰력을 얻는다.  Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS) : URANS는 시간에 따른 효과를 포착하기 위해 RANS 접근 방식을 확장한 것이다. 주기적 및 일시적인 실행 문제를 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있다. 주기적 현상은 시간 평균 주기적 솔루션과 섭동을 포함하며, 과도 실행 문제는 일시적인 시작 및 종료 시나리오와 같은 불안정하고 비주기적인 현상과 관련이 있다.  Frequency Domain Method : 주기적인 불안정 현상을 시뮬레이션하기 위한 계산 방식이다. 시간에 따른 해를 계산하는 대신 진동 주파수를 고려함으로써 불안정성으로 인한 정상 상태 효과를 분석할 수 있다. 이 방법은 특히 블레이드 통과 효과와 같은 주기적 응답을 캡처하는 데 유용하며, 전체 과도 시뮬레이션에 비해 계산 비용을 절감할 수 있다.   난기류 모델링 레이놀즈 응력이라고 하는 NS 방정식의 비선형 항은 일반적으로 다양한 난류 모델을 사용하여 모델링한다. 난류는 속도 및 압력과 같은 유체 속성이 평균값 주변에서 무작위로 예측할 수 없는 변화를 보이는 것이 특징이다. 일반적으로 레이놀즈 수가 400에서 2000 사이의 임계값을 초과할 때 나타난다. 특히 산업용 애플리케이션의 95%에서 임계 레이놀즈 수가 이 임계값을 초과한다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.