CST 스튜디오 스위트를 활용한 전자기-열-구조 연계 해석

최근 기술의 발달로 전자기기의 구조가 복잡해지고 고주파 대역을 이용하는 5G 통신의 도래로 전자기기의 발열 문제 해결에 대한 관심이 높아지고 있다. 다양한 해석 솔루션을 제공하는 CST 스튜디오 스위트(CST Studio Suite)는 전자기적 특성, 발열, 그리고 발열에 의한 구조 변형 등과 같은 다중물리현상(multi-physics)을 쉽게 해석할 수 있는 솔버(solver)를 제공하고 있다.

■ 강경석 | 다쏘시스템코리아의 CST 솔루션 컨설턴트이다. 인천대학교 정보통신공학과 학사 및 석사를 졸업했다. 관심분야는 RF수동소자, 전자기 IC 및 열해석이다.
홈페이지 | www.3ds.com/ko

그림 1. 전자기-열-구조 연계 해석의 도식화

<그림 1>은 전자기(EM)-열(thermal)-구조(structural) 다중물리현상의 연계 해석을 도식화하여 나타내었다. 전자기기(혹은 전기기기)는 도체 손실과 유전체 손실로 인해 전력 손실(power loss)이 발생하게 되고, 전자기 에너지가 열 에너지로 변환되어 열원(heat source)이 된다. 열원은 기기내 열 팽창에 의한 하중으로 구조 변형을 유발할 수 있다. 또한, 구조체의 고유 임피던스 변경 따른 전자기장 특성에도 영향을 준다. 따라서, 제품 제작 시 발생할 수 있는 다양한 다중물리현상 문제를 사전에 판단할 수 있는 척도로 CST 스튜디오 스위트를 유용하게 활용할 수 있을 것이다.

1. CST 스튜디오 스위트 소개
CST 스튜디오 스위트는 3D Full-wave EM 시뮬레이터로 높은 정확성과 빠른 해석 속도, 사용자 친화적 인터페이스를 제공한다. CST 스튜디오 스위트에서 제공하는 8개의 제품 및 25개의 솔버로 다양한 산업분야에 대한 해석을 진행할 수 있으며, 전자기-열-구조 해석은 CST DES(DESIGN STUDIO), CST MPS(MPHYSICS STUDIO), 그리고 CST MWS(MICROWAVE STUDIO)를 활용해 연계 해석을 할 수 있다. <그림 2>는 CST 스튜디오 스위트 제품을 나타낸 것이다.

그림 2. CST 스튜디오 스위트의 구성