Altair Technology Conference Korea 2023

제품 엔지니어링에는 항상 구조, 유체, 열 등 다양한 물리학의 성능 측정이 포함됩니다. 모든 성능을 고려한 설계 최적화를 위해 멀티피직스 시뮬레이션을 효율적으로 관리하는 것은 어려운 과제입니다. 본 발표에서는 엔지니어가 제품 개발의 모든 단계에서 멀티피직스 시뮬레이션을 원활하게 통합하고 설계 최적화를 효과적으로 수행할 수 있도록 복잡한 엔지니어링 프로세스를 위한 가장 포괄적인 플랫폼을 제공하는 알테어의 목표에 대해 집중적으로 설명합니다.

자율주행 모빌리티에 대한 연구 개발이 활발히 진행되는 가운데, 현재 공기입 타이어의 급격한 공기압력 손실로 인해 발생 가능한 돌발적 상황이 인명적, 물질적 손실로 이어지는 위험성을 극복하고자 이를 대비한 비공기입 타이어의 연구 개발이 지속적으로 진행되고 있습니다.  

비공기입 타이어는 현재 공기입타이어의 압축공기 역할을 기하학적인 구조체로 대체하여, 급격한 공기압력 손실에 의한 사고와 부적절한 공기압력으로 인한 이상마모 현상을 미연에 방지할 수 있는 타이어 신기술에 해당합니다. 비공기입 타이어의 최근 연구 결과에 따르면, 타이어 성능 구현을 위한 두 가지 구동 메커니즘이 존재하며, 각각 타이어의 기본성능인 차량하중 지지능력, 내구성능 이외에도 사용자들에 있어서 필수적인 구름저항 성능, 승차감 등을 향상시키기 위한 연구의 결과물들입니다. 한국타이어는 이러한 비공기입 타이어 성능 메커니즘 분석 및 예측을 위하여 Virtual Tire Technology를 연구/개발 중이며, 복합 재료 물성뿐만 아니라, 다양한 환경에 따른 신뢰도 향상을 위하여 EDEM, SIM SOLID와 같은 다양한 해석 Tool을 활용하고 있습니다. 

CAE 분야는 제품 개발과 설계에 있어서 필수적인 역할을 수행하며, 시뮬레이션을 통해 제품의 성능을 예측하고 최적화하는 데 큰 도움을 주고 있습니다. 그러나 최근 데이터 기술과 인공지능의 발전으로 인해 CAE는 더욱 다양한 가능성과 확장성을 가지게 되었습니다. 이제 CAE 분야에서 데이터 기반 해석 영역으로의 확장성에 대한 방향성은 더욱 중요해지고 있습니다. 이로 인해 빅데이터와 AI기술의 융합, 데이터 시각화와 실시간 모니터링의 활용을 통해 앞으로의 CAE 분야는 보다 효율적인 제품 개발과 최적화를 이룰 수 있을 것입니다.

전기자동차에서 두드러지는 노면소음, 모터 소음과 같은 구조물 투과음은 주로 차체 패널 진동에 의해 발생합니다. 본 발표에서는 진동 에너지 전파를 중심으로 패널 진동의 발생 메커니즘을 해석하는 방법과 이를 저감하기 위한 접근법을 소개합니다. 솔버 Altair OptiStruct와 Altair Compose를 사용하여 입력 지점에서 패널까지의 진행파 흐름을 시각화하는 순간 구조 강도 해석을 개발했습니다. 또한 이 기술을 차체 FEM 모델에 적용하여 구조 변경을 통한 수치 검증을 통해 에너지 전파 경로 제어가 차량 실내 소음 저감에 효과적임을 확인했습니다.

Altair Inspire는 Design Explorer를 활용한 WorkFlow가 추가되었습니다. 따라서 기존에 컨셉 아이디어를 찾는 목적을 넘어 기하학적 변수를 기반으로 실험계획법(DOE)과 최적화 방법을 적용하여 디자인 탐색해 볼 수 있습니다.

즉, Altair Inspire는 평가하고자 하는 모델에 대해 쉽게 매개변수화 할 수 있는 강력한 형상 도구와 OptiStruct뿐만 아니라 SimSolid 솔루션을 활용하여 multi-run simualtion에 대해 매우 빠르게 대응하여 모든 Inspire 사용자는 효과적이고 보다 나은 디자인을 제안할 수 있습니다.

통계청에 따르면 국내 전자상거래 시장 규모는 2010 ~ 2020년 사이에 연평균 약 20% 증가하여 2020년 131조원에 달했고 이러한 지속적인 성장과 함께 온라인 비대면 소비가 급증함에 따라 국내 택배 시장 규모도 크게 증가하였다. 국내 택배 시장은 향후 5년내에 물동량 기준 약 50억개 수준으로 확대될 것으로 예측되며 단기간 내 물량 급증에 따른 사회적 문제가 대두될 것으로 전망하고 있다. 이러한 문제점 중 하나는 과대 포장 및 과설계이며 이를 해결하기 위해서는 박스에 대한 정확한 물성 확보가 필요하다. 본 논문에서는 과대 포장 및 과설계 방지를 위한 선행 과정으로 박스의 물성을 얻기 위해 원지 별 시험(인장 및 T-Peel) 및 해석적 방법을 통해 탄성계수 및 전단계수, 포아송비와 같은 기계적 물성을 확보하였다. 향후 확보된 물성을 바탕으로 박스의 압축 시험 및 해석의 상관분석을 통해 원지와 박스와의 계수를 바탕으로 박스 설계 시, 해석적 방법을 적용할 예정이다.

비행 중인 항공기는 번개, 우박, 결빙, Gust 등과 같은 기상현상에 의한 위험요소와 조류충돌, 활주로 파편 등의 외부 이물질에 의한 위험요소들에 노출되어 있다. 이 중 조류충돌은 이착륙 및 저공비행 시에 갑작스럽게 발생하여 구조물을 파손시켜 안전운항을 저해한다. (1) 심각한 경우 항공기 추락으로 이어져 항공기 개발 시 조류충돌 대한 검증 이 필요하며 감항인증 획득 과정에서도 입증되어야 한다. 조류를 모델링 하기 위해서는 상태방정식과 함께 재료모델 이 사용되는데, 조류가 견고한 물체에 충돌 시 생성되는 응력은 재료 강도를 크게 초과하므로 Hydrodynamic theory 가 적용되며 발생되는 응력은 상태방정식을 통해 도출된다. 본 논문에서는 조류를 유체로 모델링하고 항공기 레이돔을 유한요소 모델링하여 복합재료 구조물에 대한 충격 거동을 분석하였다. 또한, 해석결과를 통해 레이돔의 파손 여부를 조사하고 최대 변형량을 시험결과와 비교하였으며 충돌과정에서의 압력변화 추이가 기 연구되었던 결과와 일치함을 확인하였고, 이를 통해 수치해석모델의 신뢰성을 확보하였다.

가스터빈에는 최종 형상 성형을 목적으로, 또는 중간부재 제조를 위해 판금성형이 활용됩니다.

전투기 및 전투헬리콥터의 연소기, 후기연소기, Exhaust 모듈에 3차원 형상을 가진 판금부품이 적용되며, 특히 실린더 형태의 원통 형상을 갖는 부품(후기 연소기 라이너, Exhaust duct 등)을 제조하기 위해서는, 공차 요구도를 만족하기 위해서 원형 형태의 수직형 expander 머신을 사용합니다.

수직형 expander는 내부의 유압 실린더를 통해 punch와 die가 확장과 수축을 반복하며, 익스팬더용 금형 제작은 공정을 완성하는 key point로서, 양산성 확보를 위해서는 필연적으로 시행착오가 반복되게 됩니다.

시행착오 횟수에 따라 금형제작비용은 기하급수적으로 상승할 수 있으며, 이를 최소로 하기 위해 금형 형상에 따른 형상 성형해석을 시도해보게 되었습니다.

수직형 expander는 원형형상의 금형을 반지름 방향으로 팽창 수축하는 메커니즘을 갖으므로, 시뮬레이션 모델 또한 좌표계를 일반적인 직교좌표계에서 원통좌표계로 전환하여 구성되어야 합니다.

본 발표에서는 HyperForm과 Radioss 를 이용하여 수직형 Expander 머신의 다단 확장 메커니즘에 대한 시뮬레이션 사례를 설명해 드리도록 하겠습니다.

2007년 경주 남산에서 발견된 열암곡마애불상은 너비 4.0m, 높이 6.8m, 두께 2.8m, 무게는 대략 80 tonf 가량의 규모로, 발견된 장소는 경사 약 40도의 경사로에 위치하고 있으며, 발견이후, 불교계, 학계 등에서 처리방안에 대한 다양한 의견이 제시되고 있다. 본 연구는 열암곡마애불상의 이동이나 기립등의 거동에 대해 다양한 시나리오를 작성하고 이에 대하여 수치해석을 활용하여 구조적 안정성에 대한 연구를 수행하였다. 이를 위해 주변을 포함하는 지역에 대한 3차원 스캐닝 작업을 수행하고 수행결과를 바탕으로 3차원 수치모델을 개발하였으며, 개발된 모델에 대한 검증 및 거동시나리오에 따라 수치해석을 수행하고, 구조물의 안정성에 대한 검토를 수행하였다.

단지 1개의 CAD 형상에 대해multi-physics 묘사하기 위해 해석 목적에 따라 다양한 solver 기반의 다양한 해석 모델을 만들어 운용한다.

다양한 모델 구성은 100% 자동화가 어려워 해석 엔지니어의 많은 수작업 시간이 소요되며, 각 solver 구성에 대한 이해도가 필수이다. 혹은 이종 solver 간의 모델 변환시 결과의 신뢰성 검토는 해석 엔지니어에게 또 다른 부담이다.

오랜 시간 implicit 기반의 다양한 기능과 그 신뢰성을 검증 받은 OptiStruct 는 수 년전부터 explicit 개발이 본격적으로 시작된 이례 implicit / explicit subcase management 를 통한 타 solver 대비 쉽고 합리적인 multi-physics simulation구성 및 묘사가 가능하게 되었다. Implicit / explicit subcase management 는 결과의 mapping 을 통한 여러 개의 job 관리 대신 다수의subcase 를 이용하기 때문에 다양한 physics 에 대한 이종 solver 간의 모델 구성 및 변환은 더 이상 필요치 않다.

Radioss 는 유한요소법을 기반으로 한 구조 및 충돌 시뮬레이션 소프트웨어이다. 헬기 연료계통   충돌 시뮬레이션을 수행하기 위해 Radioss 를 사용하였다. 헬기 연료계통 및 구조 충돌 시뮬레이션은 헬기의 연료계통 구성요소와 주변 구조물, 지면 낙하 충격에 의한 힘의 작용을 고려하여 수행하게 되며 연료 누설 여부를 통해 결과를 평가하였다. 이를 위해 연료계통시스템, 구조물 등을 포함하여 HyperMesh 에 의해 모델링을 하였으며 낙하 조건에 맞는 경계조건을 부여하였다. 이러한 시뮬레이션을 기반으로 실제 사전 낙하 시험 결과를 예측하고 최종 시험 결과에 의해 입증하는 과정을 거쳤다. 여기서는 내추락성 연료 계통 개발 및 헬기 연료계통 충돌 시뮬레이션 사례를 소개하고자 한다.

리프 스프링은 판 자체의 벤딩 강성 및 판 사이의 접촉 강성을 통해 스프링 상수 값을 결정합니다. 차량에서 일반적으로 사용하는 코일 스프링의 경우, 대개 1-D 모델링을 통해 그 특성을 구현할 수 있으나, 리프 스프링은 1-D 모델링으로 그 특성을 나타내기가 어렵습니다. 여러 판을 겹쳐 사용하여 그 내구성을 확보하기 때문에 스프링 상수(강성)가 변이되는 특성을 가지고 있습니다. 이와 같은 강성 특성을 모사하기 위해 MotionView에서는 LSB(Leaf Spring Builder)라는 모델링 툴을 지원합니다. 하지만 각각의 유저의 숙련도에 따라 동일 설계 제원 등을 입력해도 구현하려는 특성 값이 다르게 도출되는 경우가 매우 빈번히 발생합니다. 이에 본 연구는 이러한 모델링 산포를 줄이고자 최적화 프로세스를 개발하였으며, 나아가 Compose를 이용하여 동역학 프로그램에서만 사용하는 리프 스프링 모델이 아닌 내구/강도 구조 해석에서도 사용할 수 있는 등가의 빔 모델로 치환하는 변환 프로세스를 개발하여 개발 적용한 사례를 발표하고자 합니다.

지구 온난화 문제 해결을 위한 노력의 일환으로 이산화탄소 저감을 위한 여러가지 방안들이 시도되고 있습니다. 그 중 하나가 내연기관 자동차를 전기 자동차로 대체하는 것이다. 자동차 외에도 여러 모빌리티 기기들도 전동화를 기반으로 개발되는 추세에 있습니다. 따라서, 이러한 전동화 기기들에 대한 동역학 해석을 수행할 경우에도 전기 모터나 배터리 등의 요소들을 포함시키는 것이 해석의 정확도를 향상시키는데 도움이 될 것입니다.

본 발표에서는 2륜 모터사이클을 대상으로 MotionSolve를 이용한 동역학 해석을 수행하는데 있어, PSIM을 이용한 모터 구동계 모델과 Activate를 이용한 제어 모델을 Co-simulation 기법을 통하여 통합적으로 연계하는 방법에 대하여 소개하고자 합니다.

무요소법 기반의 SimSolid는 유한요소법에서 수행하는 형상의 수정과 요소망의 생성과 같은 절차를 수행하지 않아 해석 결과의 신속성을 제공하고 있습니다. 또한, 해석 경험이 없는 설계 담당자들에게 접근성 및 편의성을 높이면서, 신뢰성 높은 결과를 제공할 수 있습니다.

SimSolid의 다양한 장점을 차량 개발에 적용하여, 차량 성능 개발 과정에서의 신속성과 효율성을 높이기 위해 다음과 같은 과제를 수행하였습니다.

1. 차량의 다양한 부품군의 특성이 반영되는 단품을 선정하고, 설계 담당자들과 해석 담당자들 간의 협업을 통해 단품 단위에서의 유한요소기법(OptiStruct)과 SimSolid 간의 결과 비교를 실시하였습니다.
2. 설계 담당자들의 SimSolid 사용에 대한 설문 조사를 통해 SimSolid의 특장점을 확인하고, 이를 지속적으로 차량 개발 과정에 활용할 수 있도록 유도하였습니다.

본 연구는 Altair SimSolid를 활용한 함정 선체설계/건조 사례 연구입니다.

이 연구에서는 당사 요청으로 기능 개선된 SimSolid의 용접부 수축하중 구현 기능을 활용하였습니다. 이 기능을 활용하여 대한민국 해군 함정 선체 구조 일부와 필리핀 초계함 선체 구조 전체를 대상으로 용접변형 시뮬레이션을 수행하였으며, 예측된 결과를 기반으로 선체설계 최적화를 달성하였습니다. 설계 최적화 사례는 다음과 같습니다.

첫째로, 선체 블록 조립 편차를 고려한 최적 선체 조립 공법을 도출하였습니다.

둘째로, 선체 구조의 갑판부 국부 용접변형 예측을 통해 보강재 배치를 최적화하였습니다.

셋째로, 선체 상부구조 내부 격벽의 국부 용접변형에 저항하는 최적 Scantling을 검토하였습니다.

넷째로, 함정 선체 구조에 설치되는 의장품의 최적 성능 확보를 위해 최적 선체 Scantling을 결정할 수 있었습니다.

이 연구에서 선체 용접변형 시뮬레이션을 활용한 설계 최적화는 함정분야 선체 설계/건조능력에 긍정적인 영향을 미쳤습니다.

When we talk about digital evolution, smart manufacturing, industry 4.0 or Internet-of Things (IoT) the common factor is data. Whether coming from simulations or sensors, today the challenge is not about having data available; it’s more about using it efficiently and effectively.

Products are evolving and with them also the product development process.

The demand to make increasingly high-performance products and processes is calling the need to adopt unconventional technologies often classified as Artificial Intelligence (AI).

AI together with the traditional equation-based approach, integrated in a digital twin, help to make the smart use of the data and achieve better performance.

Altair on the one hand is democratizing the access to AI, on the other hand acts as true partner helping and supporting the digital transformation guiding companies in their digital journey.

차체 경량화 솔루션으로 형상 제약조건이 적어 최적화 구현에 유리한 AM 공법(Additive Manufacturing: 3D 프린팅)이 최근 활발하게 연구되고 있습니다. 본 연구 내용은 C1-C2-C3기법을 활용하여 BIW최적화 구조를 상세히 구현하고 설계에 활용하는 방안을 소개합니다. 특히 BIW에 적합한 AM 공법 적용 부위를 찾고 기존 방식과 다른 Lattice 최적화 구조에 대한 연구 내용 등을 사례별로 설명 해 드리도록 하겠습니다.

직접구동 인휠 시스템의 소음 원인 분석 및 문제 해결을 위해 인휠 모터의 NVH 해석 모델 개발 및 예측 모델 프로세스를 구축하였다.

실제 현장에서 발생할 수 있는 문제들을 다룰 수 있도록 제조 및 작동 조건에 따른 가진력(전자기력)과 진동/소음 분석이 가능한 모델을 만들었다. 소음 문제를 개선할 수 있도록 이 해석 모델에 최적화 기법 또한 적용하였다. 해석 모델을 통해 나오는 데이터들을 가지고 Data Analytics 툴을 활용하여 다양한 작동 조건에서의 전자기력 및 소음을 예측할 수 있는 예측 모델 개발 프로세스를 구축하였다.

제조업의 AI 시대에 오신 것을 환영합니다.  인공 지능(AI)의 혁신적인 힘을 탐구하면서 제조의 미래를 생각해 보시기 바랍니다. 이 프레젠테이션에서는 향상된 자동화부터 예측 유지 관리 및 품질 관리에 이르기까지 AI가 제조 산업을 어떻게 혁신적으로 적용되고 있는지 살펴봅니다. 스마트 제조 시대에 운영 최적화, 비용 절감, 혁신 추진에서 AI가 수행하는 중추적인 역할을 알아보세요.  AI가 제조 공정에 통합되는 흥미로운 환경을 탐색하고 효율성과 경쟁력을 위한 새로운 가능성을 열어보세요. 

제조 분야에서의 분석은 품질 문제에서부터 설비 문제 나아가 공정 최적화를 방향으로 발전해 왔습니다. 이를 해결하기위해 전통적인 기초 통계 분석으로부터 다변량 분석 그리고 데이터 마이닝 등의 분석 기법을 활용하여 고도화 하였으나 궁극적인 문제 해결을 위해 수많은 데이터 관리, 최적의 결과를 도출 하기 위한 수많은 분석 수행을 진행 하고 있습니다.

본 발표에서는 RapidMiner 를 활용하여 제조 산업에서 당면한 다양한 문제를 쉽고 빠르게 해결 해줄 수 있는 방법과 제언을 데모 형태로 준비 하였습니다. 기존 다양한 하이테크 제조사에서 활용 되어왔던 빅데이터 기반의 품질, 공정, 판정 정보를 기반으로 어떻게 분석 문제를 접근 하는지, 어떻게 쉽고 빠르게 의사결정을 지원 할 수 있는지 등에 대한 비전을 제시 합니다.

본 발표에서는 데이터 준비 단계, 분석 단계, 자동화 모든 단계 전반에서 어떻게 인사이트를 찾을 수 있고 최적의 의사결정을 도울 수 있게 할 수 있는 다양한 방법을 데모 형태로 설명해 드리도록 하겠습니다.

여러 제조 회사에서의 문제 해결과 개선, 최적화를 위한 분석은 다양하게 준비되어 오고 수행되어져 왔습니다. 이를 준비하기 위해서는 현업의 어떤 문제를 어떠한 데이터를 활용해서 어느 시점(실시간, 배치)에 어떤 방식으로(사용자 UI, 자동화) 분석을 준비하고 수행되어야 하는지에 대한 수많은 시행 착오와 시간을 투자합니다. 간단한 기술 통계를 활용한 분포, 중심의 문제에서부터 변량과 시계열 중심의 비정상 및 차이 나아가 현재 상태가 향후 어떠한 문제로 야기될 것인가에 대한 다양한 분석 방법과 활용 방안에 대한 수많은 고민을 진행합니다.

현업에서의 이러한 다양한 니즈를 IT에서는 ** 시스템, ** 플랫폼이라는 형태로 구축, 서비스 제공으로 문제를 해결하려고 하지만 현실적으로는 여러 부족함과 현업의 현실적인 문제 해결 방안이 부족함을 볼 수 있었습니다. 본 발표에서는 사례 기반으로 어떻게 현업의 문제를 정의하고 각각의 해결을 위해 어떠한 데이터 활용이 필요하며, 어떠한 도구와 방식으로 해결할 수 있는지에 대한 Discovery 과정을 소개합니다. 이를 통해 데이터 및 분석 활용에 대한 민주화에 대한 대안을 제시합니다.

금융 시장에서의 투자 성과는 진입 시점보다는 청산 시점이 더 중요하다. 진입 시점은 무한대의 경우의 수를 가지지만. 청산 시점은 특정 패턴에 따라서 유한한 경우의 수를 가지므로 시계열 예측을 통해서 금융 상품의 청산 시점을 판단함으로서 리스크를 줄이고 투자성과를 높일 수 있다.

오픈 포지션 관리(Open Position Management)

거래계획에 있어 오픈 포지션 관리는 포지션을 끌고 감에 있어 감정적인 측면을 다스릴 수 있게 도와주는 역할을 한다. 사전에 준비된 매매 전략이 반드시 필요하다.

청산 전략(Exit Strategy)

전문 트레이더들은 진입보다도 청산시점이 훨씬 더 중요하다는 것을 알기 때문에 진입전에 청산지점을 먼저 알고자 한다. 매 거래마다 최소 2곳의 청산지점이 있는데, 첫쨰는Stop Loss(손절)이고, 둘째는 Exit on trend slowdown(추세 둔화시점) 이다. 일단 그 목표치에 도달하면 포지션 일부를 청산하고 원하는 경우에는 나머지 포지션의 스톱로스 지점을 손익분기점까지 조정하는 금융투자 해커톤 사례 이다.

인공지능(AI)의 등장으로 모든 산업이 변혁을 경험하고 있습니다. 제조업체는 가치 있는 인사이트를 추출하기 위해 전문적인 도메인 전문 지식이 필요한 방대한 양의 복잡한 데이터로 어려움을 겪고 있습니다. 수요는 많지만 드문 데이터 사이언티스트는 일반적으로 컴퓨터 공학을 전공한 사람으로, 제조 문제를 해결하는 데 필요한 심층적인 기계 전문 지식이 부족합니다. 그 결과, 비즈니스 요구 사항과 데이터 이해 사이의 간극을 메우는 데 상당한 시간이 소요되는 경우가 많습니다. 반대로 엔지니어와 제조 전문가는 계속 증가하는 데이터를 효과적으로 처리하는 데 필요한 데이터 사이언스 지식이 부족합니다.

본 발표에서는 혁신적인 데이터 사이언스 플랫폼, 최신 지원 기술, 맞춤형 가치 기반 사용 사례 선택 방법론에 중점을 두고 전사적으로 데이터 기반 의사 결정 문화를 조성하기 위한 전략을 제시합니다. 엔지니어를 지원하여 데이터 사이언스를 대중화함으로써 기업은 인력이 데이터의 힘을 활용하고 의미 있는 인사이트를 도출할 수 있도록 지원할 수 있습니다. 이번 토론에서는 기업이 엔지니어를 활용하고 기존 데이터 사이언스 전문가와의 협업 문화를 조성하여 데이터 자산을 최대한 활용하고 정보에 입각한 의사결정을 내릴 수 있도록 지원하는 다양한 접근 방식과 모범 사례를 살펴볼 것입니다.

데이터 분석 도구인 RapidMiner와 Panopticon의 역할을 조명하고 제조업 분야에서의 적용 사례를 살펴 보겠습니다. RapidMiner는 데이터 마이닝 도구로, 복잡한 데이터에서 유용한 정보와 통찰력을 추출하는 데 사용되며, 판옵티콘은 데이터 시각화 플랫폼을 구성하는 툴로, 데이터를 시각적으로 표현하고 해석하는데 활용됩니다.

RapidMiner와 Panopticon과 같은 데이터 분석 및 시각화 도구는 제조업 분야에서 데이터 활용 전략의 핵심 요소로 작용합니다. 이러한 솔루션을 효과적으로 활용하는 기업은 데이터를 통한 통찰력을 확보하고, 신속하게 변화하는 시장에서의 경쟁 우위를 확보할 수 있습니다.

본 발표에서는 데이터 활용의 관점에서 RapidMiner와 Panopticon의 기능을 탐색하고, 제조업 분야에서의 구체적인 적용 사례를 소개하겠습니다.

주요 구축사례에 적용된 인프라 아키텍처를 중심으로 최상의 어플리케이션 성능구현을 위해 반드시 고려되어야 하는 주요 구성요소의 선택, 구현방안에 대해 알아봅니다.

체결 Bolt의 풀림, 변형, 파단 문제가 지속적으로 발생하고 있어 체결부의 적정 체결력을 확보하기 위한 최소 토크 및 내/외부 요인 (하중, 내압, 진동 등)을 고려한 최적 토크, 응력 분포에 대한 검증이 필요한 시점 입니다.

체결부의 복잡성, 다양성으로 인해  Manual 계산보다는 FEM을 통한 전산해석이 유효하지만 SimLab 결과의 신뢰성에 대한 의문이 제기되고 있기도 합니다.

따라서 SimLab 의 Bolt Modeling 과 Altair Solver를 활용한 해석 결과와 ASME BPVC VIII Div.1의 수식을 적용한 Manual 해석 결과를 비교하여 신뢰성을 검증하였습니다.

본 발표에서는 SimLab의 Altair Solver를 적용한 Flange, Bolt 해석 절차와 그 효과를 설명드리도록 하겠습니다.

인간의 지능을 기계 등에 인공적으로 구현한 것을 우리는 Artificial Intelligenc(AI), 인공지능이라고 부릅니다. 요즘은 주변에서 AI라는 단어를 쉽게 접할 수 있고,  실제로 많은 사람들이 한번씩은 ChatGPT를 실행해 본 경험이 있을 것 입니다.

알테어 physicsAI는 과거에 수행했던 해석 데이터를 학습하여 새로운 형상의 성능을 빠르게 예측할 수 있습니다. 실제 해석에 비해 10배에서 최대 100배까지도 시간을 단축할 수 있으며, 새로운 해석모델을 만드는데 시간을 소비할 필요가 없습니다. 이로 인해 설계자는 더 나은 형상의 설계를 위한 시간은 단축할 수 있습니다.

이번 발표에서는 Altair physicsAI가 어떤 제품인지, 현재 어디까지 개발이 되어 있는지를 알아보고 앞으로의 개발 계획 등을 공유드릴 예정입니다.

제품 개발 시 가상 설계를 위한 시뮬레이션 수요가 증가하고 있어, 시뮬레이션 전문가들의 대응에 한계가 발생하고 있습니다. 이를 해결하기 위해 개발자가 시뮬레이션을 수행 할 수 있는 설계자용 CAE tool 활용도 증가하고 있습니다. 즉, 개발자가 직접 쉽고 빠르게 시뮬레이션을 해야 할 필요성이 증가 하고 있는 것 입니다.

자사는 개발자가 직접 시뮬레이션을 수행하여 제품 개발에 활용 할 수 있도록 기존 시뮬레이션 수행 업무를 자동화하는 개발을 진행하였습니다. 시뮬레이션 자동화 모듈들을 개발하고 활용하며, 자동화 모듈들을 통합하여 관리, 수행 할 수 있는 플랫폼을 구축 하게 되었습니다.

자사가 구축한 시뮬레이션 플랫폼에 자동화 모듈들을 탑재하여, 개발자는 Web 환경에서 자동화로 구현된 Altair社 CAE tool을 장소와 시간 제약 없이 쉽게 사용 할 수 있게 되었고, 전문가 수준의 시뮬레이션 결과를 적기에 확인 할 수 있게 되었습니다.

본 발표에서는 자사가 개발한 자동화 모듈 및 플랫폼에 대한 소개와 활용 사례를 통한 효과에 대해 설명해 드리고자 합니다.

발달해가는 미디어, SNS와 더불어 소비자들의 제품에 대한 요구는 점점 증대되고 있습니다.

따라서 개발자들은 제품 출시까지 다양한 CAE 검토가 필수적이며, 예상치 못한 결과에 대비해야 합니다.

Altair제품군들은 자체 Solver도 보유하고 있지만, 다양한 상용 CAE 프로그램들의 전/후처리를 지원하기에 이러한 Solver 프로그램들의 해석자동화 작업을 한가지 UI로 진행 가능합니다.

이번 발표에서는 그 중에서도 모바일기기의 낙하/충격 CAE 자동화 모듈을 Altair제품군을 활용하여 진행한 사례를 소개하고자 합니다.

TV 제품군은 기구적 복잡도는 낮지만 넓은 면적과 얇은 두께의 폼펙터로 인해 시뮬레이션의 기하 비선형성이 높다는 점과 세부 형상 구현 여부로 인해 강성/강도 예측 결과가 크게 바뀐다는 특징을 지닙니다. 따라서 컨셉 검토 단계에서 단순한 파라메트릭 모델 최적화보다, 세부 형상을 포함한 상세 모델링의 중요도가 높습니다. 이는 제한된 시간 동안 다수의 검토 케이스를 확보할 수 없다는 문제점을 유발합니다.

본 연구에서는 모델링 공수를 줄이기 위해 SimLab 기능을 활용한 시뮬레이션 자동화를 구현했습니다. CAD Defeaturing을 제외한 Meshing, RBE 및 Solution 생성 등 모델링 전 과정을 자동화하였으며, 시뮬레이션 데이터를 축적하기 위한 메타 데이터 추출과 데이터베이스의 연결 기능까지 개발했습니다. 자동화를 통해 예측 정확도가 검증된 모델링 방식을 쉽게 준수할 수 있도록 하여, 당사 TV 관련 다양한 시뮬레이션 분야에 적용할 수 있는 표준 가상 모델 관리가 가능하도록 하였습니다. 업무 소요 시간이 48% 감소하여, 기존보다 훨씬 더 많은 선행 검토가 가능해졌습니다.

향후엔 데이터 증량을 통해 기하/물성 비선형을 포함한 데이터 기반 예측 환경을 구축할 예정입니다.

자율 주행 자동차에서는 승객의 편의성 증대 목적으로 다양한 시트 포지션과 기능을 제공한다. 기하학적 자유도가 높아진 시트는 승객의 안전을 위해 고도화된 설계가 요구되고 그에 걸맞은 높은 정확도의 해석이 필요하다. 특히 체결 부품에 대한 신뢰성 높은 상세 해석 검증 수요가 늘어나고 있다.

따라서 당사는 체결 부품에 대한 상세 모델링 기법을 개발하였고 모델링을 위한 전처리 자동화 프로세스를 구축하였다. 이와 더불어 체결 부품에 대한 파단 기준을 정립하고 평가를 위한 후처리 프로세스를 개발하였다.

이를 통해, 체결 부품 파단 판정이 가능하게 되었고 체결 부품의 정확한 파단 모드 검증이 가능해 해석의 정확도를 향상시켰으며 동일한 파단 기준을 정립하여 신뢰성을 향상시켰다. 또한, 자동화 프로세스를 통해 휴먼 에러를 최소화하고 반복 작업에 대한 효율성을 향상시켰다.

HyperWorks Classic 이후의 차세대 HyperWorks는 고객의 피드백을 지속적으로 수렴하여, 보다 혁신적인 인터페이스로 사용자 경험을 진화시켜 왔습니다.

기존 기능을 보완하면서도 사용자들에게 효능감을 느낄 수 있는 다양한 신규 기능들을 포함하여 한 차원 높은 수준의 작업 환경을 구축하였습니다. 이전 버전에서 경험했던 ‘속도’, ‘키워드 지원’ 문제 또한 합리적인 수준으로 개선되어 사용성을 한층 더 높일 수 있었습니다.

앞으로의 HyperWorks는 과거의 비효율적인 작업 프로세스를 점차 최소화하고, 혁신적인 GUI를 활용하여 강점을 극대화함으로써 보다 완성형의 통합 해석 솔루션으로 나아가는 것을 목표로 하고 있습니다.

본 발표에서는 최신 HyperWorks의 주요 내용 및 강조할만한 특징들을 다루며, 다양한 활용사례를 살펴보도록 하겠습니다.

기계/자동차 분야의 공학교육은, 전통적인 이론 교육 방식으로는 첨단 미디어 환경에 익숙한 학생들의 관심을 끌기 어렵고, 전동화와 자율주행으로 대표되는 미래모빌리티로의 변환에도 대비해야 하는 어려운 점을 안고 있다. 효과적인 학습을 위해 몰입 환경을 교육에 접목하기 위한 시도는 전 세계적으로 꾸준히 이루어져 왔고 국내에서도 미래기술 분야 고등교육에 VR을 활용한 메타버스 활용이 시도되고 있다.

본 발표에서는 공학 입문 및 비전공자를 위한 미래모빌리티 교육을 위해 VR을 접목한 사례에 대해서 소개하고자 한다. 적용 방향 중 하나는 물리나 공학 원리를 게임과 유사한 방식으로 편하게 접근할 수 있도록 하는 것이며, 다른 하나는 응용기술의 학습을 위해 CAE 결과를 활용하는 것이다. 후자는 고급 엔지니어에게도 유용한 방향이 될 것이다.

VR에서 CAE결과 활용을 위한 시작으로 간단한 CAE 결과 뷰어를 제작해 보았다. HyperView를 이용하여 해석결과를 text 파일로 변환하고 Unity에서 자체제작한 어플로 HMD (Meta Quest2)에서 결과를 읽어들여서 탐색할 수 있게 하였다.

배터리트레이는 자사에서 내부적으로, 혹은 고객사로 배터리를 운송할 때 배터리를 포장하기 위하여 사용합니다. 이에 적재 및 운송 상황에서 배터리가 손상되지 않도록 제품을 안전하게 보호해야 합니다. 또한 비용 절감을 위해 경량화 및 공간 효율성 확보를 위한 설계가 필요합니다.

기존 배터리트레이에 대한 해석은 사용자가 해석 지식이 없으면 접근하기 어려울 정도로 모델링을 위한 해석적 판단 및 많은 사용자 개입을 요구하게 되었습니다.

자사에서는 설계 단계에서도 배터리의 구조적 안정성 및 최적의 형상 치수를 도출하기 위한 방안이 필요하여 알테어와의 협업을 통해 자동화 프로세스를 개발을 진행하였습니다.

1차적으로는 해석정립을 통해 표준화 작업을 진행하였고, 해석에 대한 배경지식이 없는 설계엔지니어도 최소한의 사용자 개입으로 최적화 결과를 도출할 수 있도록 자동화 프로세스를 개발하였습니다.

본 발표에서는 배터리트레이 최적화를 위한 자동화 프로세스에 대한 소개 및 효과에 대해 안내해 드리겠습니다.

믹싱(혼합)은 다양한 산업군에서 활용되고 있는 가장 기본적인 분체 공정입니다. 배치타입과 연속타입의 믹싱장비가 있고, 블레이드의 형태, 용기의 형태 등에 따라 다양한 방식으로 구분이 됩니다. 믹싱공정과 믹싱장비의 복잡한 조건들을 최적화 하기 위해서, ML 및 클라우드 HPC와 결합된 EDEM을 사용한 파라메트릭 지오메트리 탐색은 이전보다 훨씬 더 많은 설계안을 조사하고 더 저렴한 비용으로 더 나은 성능을 제공하는 최적의 구성을 도출할 수 있습니다.

본 발표를 통해서 HyperStudy와 EDEM을 이용하여 산업현장 스케일의 믹싱공정 최적화 및 장비 최적 설계에 대한 사례를 안내해드리겠습니다.

최근, 리튬 이온 배터리 시장이 급성장함에 따라서, 제조 관련 기술들이 많은 주목을 받고 있다. 리튬 이온 배터리 제조 분야에서는, 혼합, 이송, 피딩 및 압연 등 다양한 분말 처리 프로세스가 요구되고 있으며, 생산성 향상을 위한 지속적인 개발이 요구되고 있다. 특히, 차세대 리튬 이온 배터리 개발에 있어서, 분말 가공 공정의 중요성은 두드러지고 있다. 이에 따라, 이산요소법 (Discrete Element Method, DEM) 기반의 시뮬레이션을 활용한 공정과 설비의 사전 설계의 중요성은 그 두각을 드러내고 있다.

이번 발표에서는 차세대 리튬 이온 배터리의 개발 추세와 DEM 기법의 적용이 예상되는 공정들에 대하여 검토하고 그 방향성에 대하여 논의하고자 한다.

전기자동차 시장이 성장하면서 전기차 충전소 설치에 대한 사용자의 니즈도 점점 커지고 있습니다.

더욱이 100Kw이상의 급속 충전기의 보급은 더욱 필요해지고 있습니다. 이에 따라 LG전자 BS사업부에서는 전기 충전기EVC(Electric Vehicle Chargers) 시장에 맞춰 완속, 중속, 급속 EV 충전기 신사업을 진행하고 있습니다.

현재 충전기는 충전 가능 용량으로 분류 시 완속과 급속으로 나뉘어지는데, 급속 충전기(100Kw이상)에는 전력 배분을 위해 Power Bank(AC-DC 컨버터)를 사용하고 있습니다. Power Bank는 전류 변환 과정에서 내부의 적층된 Power Module에 많은 열이 발생되어 이를 감소시키고자 simulation을 통해 최적 유로가 적용된 기구 설계를 하고자 SimLab 열/동 해석을 진행였습니다.

본 발표에서는 Altair SimLab-CFD(AcuSolve)를 이용하여 공냉식Power Module(30kW)을 적용한 공냉식 Power Bank(200kW급)의 열/유동 해석을 통해 내부소자와 제품 내부 온도를 검토한 결과와 유로 개선 모델을 검토한 내용에 대해 설명 드리도록 하겠습니다.

그리고 급속 충전기의 효율을 향상시키고 발열을 감소 시키기위한 수냉식 Power Module(30kW)검토와 수냉식 Power Module이 적용된 Power Bank(200kW급) 열/유동 해석 검토 내용에 대해 설명 드리도록 하겠습니다.

덤프 트럭 데크의 경량화를 통한 연료 소비를 줄이고 에코 친화적인 설계를 위해서는 정확한 구조 해석이  필요하다. 지금까지 데크의 하중은 정수압 또는 토압 이론을 기반으로 계산 되었다. 그러나, 덤프 트럭 데크에 가해지는 하중 분포는 골재 입자의 크기 분포 및 상호 작용에 따라 달라진다. 따라서, 기존 방법으로는 데크에 가해지는 정확한 하중을 계산하기 어렵다.

본 논문에서는 골재의 거동을 효과적으로 시뮬레이션 할 수 있는 이산요소법(Discrete Element Method)을 사용하였으며 골재의 벌크 밀도와 안식각을 측정하여 얻은 주요 재질 특성을 DEM 해석에 사용되었다. 또한, 데크의 강도해석을 위한 하중은 범핑, 브레이킹 및 코너링 시 골재에 의해 데크에 가해지는 압력분포를 사용하였으며 정수압 조건의 응력 분포 비교를 통해 DEM 해석의 신뢰성을 확인 할 수 있었다.  본 발표에서는 EDEM  소프트웨어를 이용한 DEM 기반의 하중 계산을 자동화 하여 보다 효율적으로 구조해석을 위한 하중 산출을 할 수 사례를 소개하였다.

현실세계의 기계나 장비, 사물 등을 수치 시뮬레이션을 통해서 가상적으로 구현하는 것을 디지털 트윈이라고 한다.

디지털 트윈 기술을 통해 실제 제품의 제작이전에 제품의 문제점을 발견하고 해결할 수 있다.

이러한 디지털 트윈 기술은 제조업 분야에 적용되고 확산되었지만, 아직 가전제품 분야에서는 시뮬레이션 기술이 부족하여 현재 적용되고 있지 못하는 분야도 다수 존재하고 있다.

본 발표에서는 가전분야에서도 기존에는 시뮬레이션 기술이 거의 전무하였던, 무선 청소기/드럼세탁기/칫솔 등의 분야에 대한 적용 사례를 제시하고자 한다.

해당 발표는 이차전지의 성능개선을 위핸 전해질 신규물질을 발굴하기 위하여, 인공지능을 활용하는 기술로서, 알테어의 EDEM을 활용하여 마이크로 구조를 생성하고 이에 대해 전해질의 영향을 분석하기 위한 목적이 있음. 분석결과 데이터를 활용하여 인공지능과의 연계방안을 수립하고 최적화를 하는데 목적이 있습니다.

Additive manufacturing(이하: AM)기술은 사용자가 입력한 3차원 CAD 데이터에 따라 하나의 층(layer) 에 레이저나 전기빔 등을 조사하고, 이를 반복하여 적층 하면서 3차원 형상을 만드는 기술이다. AM 기술 은 초기 시제품을 만드는 것에 국한되었으나, 비용/무게/제작기간 단축 등의 장점으로 기술이 점차 발전 되어 현재는 실제 부품에 적용하는 사례가 많아 지고 있다.  특히, 항공우주 분야의 기업들에서 탄소 상 쇄·저감 및 비용절감·경량화 등을 위해 AM 기술을 확대 적용하고 있으며, 다양한 부품들에 적용하기 위 한 개발이 진행하고 있다.

본 발표에서는 인공 위성체 Antenna bracket 에 AM 적용 사례를 소개하고자 한다. 해당 연구개발 과정에 서 Inspire 를 적용하여 위상 최적화를 수행하였고, 경량화를 실현하였다, 또한, PBF 방식을 적용한 적층 가공 및 후처리를 통해 최종 제품화까지의 과정을 설명하고자 한다.

우선, 기존 기계가공 모델의 하중 케이스를 토대로 Inspire 위상최적화를 수행하고, DfAM (Design for AM)을 위해 3D 모델 설계를 수행하였다. 해당 3차원 CAD 데이터를 토대로 Support 를 포함한 적층 모델을 구현하였다. 이후, AM 적용 및 후처리를 통한 제품 제작 및 측정을 통한 요구도 만족을 확인하였다.

해석 엔지니어가 해석을 하기 위해 필요한 3가지는 제품의 형상, 하중 경계조건, 재료 물성치입니다.

사용자가 입력하는 재료 특성치는 해석의 종류, 제품의 변형 양상, 솔버의 종류에 맞게 정의해야 합니다.

해석의 정확도를 높이기 위해서 중요한 내용 중 한 가지는 정확한 재료 물성치 확보이며, 재료 물성치 확보 방법은 실험을 통해 얻어진 수치를 직접 입력, HyperStudy와 같은 최적화 해석 툴을 활용하여 입력, AMDC(Altair Material Data Center)와 같은 재료 라이브러리에서 선택하는 방법이 있다.

재료의 종류에 따라 적용하는 재료 물성치의 주요 특성은 아래와 같습니다.

1) 고체
인장시험: 탄성계수, 포아송비, 항복강도, 인장강도, 가공경화지수, 응력-변형률 선도
판재성형성: 이방성지수, FLD
2) 유체
밀도, 탄성계수, 전단계수, 비열, 잠열, 점도, 열전도, 열팽창계수, 감쇠계수
3) 발포
혼합비, 밀도, 비열, 액상/고상 열전도도, 이상화탄소 포화도
Gelling/Chemical Blowing/Physical Blowing: 반응열, 활성화 에너지

이번 발표에서는 구조해석을 위한 재료 물성치 확보 방법 소개와 함께 자동차 시트폼, 냉장고 단열재의 발포 해석 물성치 확보 방법론(실험 방법, 주요 인자 소개, 해석 물성치 확보)에 대해 소개 드리겠습니다.

최근 제조 혁신을 위한 다양한 소재/공법들이 적용되고 있으며, 이를 통한 생산성 향상 및 품질 고도화를 이루고 있습니다. 특히, 글로벌화에 따른 핵심 시장에서 경쟁심화에 따라 원가절감을 통한 경쟁력 확보가 절실하며 공정 단순화 및 경량화를 위한 부품 일체화 성형에 대한 관심이 높아짐에 따라, 주조 공정 및 부품 설계의 중요성이 부각되고 있습니다.

본발표에서는 전력설비인 GIS의 주물외함 상세설계안에 대해 검증 해석을 통하여 강도, 강성 모두 설계요구기준을 만족하는 최적설계안을 도출하고 시제품 제작 및 단품 시험을 통해 설계 정합성을 검증하였으며, Inspire Cast를 활용한 주조 공정 개선을 통해 파열 압력 성능향상 및 경량화 사례에 대해 소개하고자 합니다.

플라스틱이 가진 낮은 밀도와 저렴한 제작 비용의 장점을 이용하여, 제조 업계에서는 제품의 경량화, 비용 저감을 위해 플라스틱 사출품의 사용 비중을 점차 높여가고 있습니다. 반면에, 사출품은 steel과 aluminum과 달리 Weld line, sink mark, 수축에 의한 변형 등 여러 극복해야 할 단점들이 있습니다.

또한, Steel과 Aluminum을 대체하기 위해서는 그 만큼의 강도가 필요한데, glass fiber와 같은 보강 소재들을 용융액에 첨가함으로써 부족한 강도를 보완하고 있습니다. Fiber는 길이 방향으로는 강한 구조적 특성을 보이는 반면, 수직 방향으로는 약한 특성을 가집니다. 이로 인해 사출 후 fiber의 배향이 어떤 각도를 가지게 되는 지에 따라 사출품의 국부적인 강도 특성도 달라지게 됩니다.

본 발표에서는 ECU plastic housing사출품이 가지는 이러한 고유 특징들을 다양한 사출 조건(물성, 주입구 온도, 냉각시간, 보압시간, Running system, Cooling system)을 Inspire Mold를 이용하여 해석해보고 특징들을 분석해 보고자 합니다. 또한 Inspire Mold가 제공하는 다양한 해석 결과물들을 소개합니다.

최근 설계 담당자의 부하가 점점 증가 하고 있다. 이것은 고객사 및 개발차량의 증가, 중량 절감, 신소재 적용 및 신 공법 적용 등
설계 단계에서 고려해야 하는 항목이 증가하는 반면 개발기간 단축으로 인하여 설계 기간은 점차 줄어들고 있기 때문이다.
당사는 Altair Inspire를 활용하여 설계 초기 고객의 기본적인 요구사항을 이용하여 설계를 위한 가이드 형상을 제공하여
설계의 부하를 줄이고, 중량 및 원가를 절감할 수 있었다.

경량 알루미늄의 구조재로 활용이 증가하고 있다. 중공형의 경량 구조재의 높은 생산성을 위해, 알루미늄 포트홀 금형(porthole die)을 이용한 직접 압출이 널리 이용된다. 포트홀 금형을 이용한 압출에서 웰딩라인(welding line)이 발생한다. 웰딩라인은 모재에 비해 강도가 높고 연신율이 낮은 특징이 있다. 본 연구에서는 웰딩라인을 분산시키는 알루미늄 압출에 대해 인스파이어 압출(Inspire extrusion) 코드를 이용한 해석을 수행한다. 또한 해석결과를 활용하여 웰딩라인의 분산구조를 개선하고자 한다.

알루미늄 압출 제품이 사용되는 산업군은 점차 넓어지고 있으며, 형상 정밀도의 확보가 중요합니다.

이를 위해 금형 내 소재 유동의 최적화를 위한 금형 내부 Cavity 설계와 베어링 형상 설계가 필요합니다. 특히 베어링 형상은 금형 출구 측에서 소재의 유동을 민감하게 조절하는 역할을 하여 그 중요도가 높습니다.

Inspire Extrude Metal을 이용하면 금형 내 Cavity 형상과 베어링 형상, 외부 조건에 따른 압출 성능을 파악할 수 있으며, 소프트웨어에서도 베어링 형상을 최적화하는 Solution을 제공합니다.

저희는 해석결과와 제품의 형상 정보를 반영하기 위해 Slab Method를 이용하여 최적화된 베어링 형상을 설계하는 몇 가지 방법을 시도하였습니다.

본 발표에서는 각 방법의 설계과정과 이에 따라 도출된 베어링 형상, 해석결과의 비교를 통한 유용성 검증에 대한 내용을 소개하겠습니다.

본 발표에서는 AFDEX와 HyperStudy를 이용하여 싱글 클린칭 공정과 분리력 평가 공정으로 이루어진 복합공정의 유한요소해석에서 직면하는 특징들을 고려한 공정 최적설계 수행 시 발생하는 문제를 해결하기 위한 공학적 접근법을 설명해 드리도록 하겠습니다. 우선적으로 AFDEX를 이용하여 수치적 안정성과 신뢰성이 높은 결과를 획득하기 위하여 클린칭 공정의 분리력 예측에 적합한 유한요소해석 모델을 해석결과의 분석을 통하여 확립하게 됩니다. 해석결과와 실험결과를 정성적으로 검토한 후, HyperStudy를 이용하여 분리력을 극대화시키는 공정의 최적설계를 수행하고자 합니다.

에어컨 제품형상을 반영한 기존의 CFD해석은 소음해석을 위한 형상 단순화 및 격자 생성에 많은 시간과 시간과 비용이 소모된다.

ultraFluidX는 LBM 기반의 유동해석 기법과 GPU 기반의 계산을 통해 전처리 및 해석 시간을 크게 단축할 수 있다. 따라서, 조밀한 격자를 이용한 비정상 해석이 요구되는 에어컨 유동 소음 해석에 ultraFluidX를 활용하는 것이 적합하다고 판단된다.

본 발표에서는 유동소음 해석에 앞서 진행한 ultraFluidX 를 활용한 에어컨 기류 LES 해석 결과를 전처리 과정부터 LBM 해석 결과까지 공유고자 한다.

Fatigue, Multibody Dynamic 사용자들은 보다 정확한 해석을 위하여 구조해석 결과 및 유연체 모델을 활용하고 있습니다.

OptiStruct은 FEMFAT, Design Life등과 같은 Fatigue Software와 Altair MotionSolve를 포함한 AVL EXCITE, ADAMS 등과 같은 Multibody Dynamic Software등을 지원하고 있습니다.

일반 상용 소프트웨어를 통하여 Third Party Software을 위한 결과 파일 및 유연체 모델 생성시 긴 시간과 복잡한 과정이 필요할 수 있습니다.  사용자는 OptiStruct을 활용하여 간편하고 빠르게 Third Party Software과 연계를 위한 결과 및 유연체 모델을 생성하여 해석 시간을 절감할 수 있습니다.

해당 발표 내용은 탄소중립을 위한 마이크로그리드 내에 분산자원(태양광, 풍력)을 디지털 트윈 시스템으로 구현하고, 디지털 트윈 시스템 내에서 알테어 솔루션을 이용한 물리모델과 수집되는 데이터를 기반으로한 데이터 모델의 결합을 통해 정확한 발전량 예측과 운영 유지관리를 위한 서비스를 소개하고자 함

물리모델 구성을 위해 다양한 외부환경에 따른 CFD 해석 결과가 요구되며, 본 발표에서는 태양광, 풍력발전 해석 사례를 소개함. 태양광 발전의 경우 계절 변화에 따른 solar radiation과 패널 표면의 온도 변화를 비교하고, 풍력 발전은 풍속, 풍향에 따른 블레이드 회전 속도 예측에 목적이 있음. 풍력발전의 경우, 바람장에 대한 스트림을 구현하고 이에 대한 풍력터빈의 출력량을 예측하는데 목적이 있음

프로펠러 캐비테이션 해석은 형상 설계를 위한 Cad 생성 단계 및 성능 해석 단계로 구성 되어있다. 이 가운데 Cad 생성 및 해석 과정은 각각 서로 다른 운영체제인 Windows 및 Linux에서 수행되고 있다. 프로펠러 해석을 위한 Energy Saving Devices(ESDs) 형상은 Rhino 프로그램을 이용하여 window O/S에서 생성되며, 이후 생성된 Cad를 이용해서 Linux 에서 전산유체역학(CFD) 오픈소스 코드를 사용해서 형상 설계가 진행된다. 서로 다른 운영체제 간의 차이로 해석 인터페이스 제어가 필요하며, 이를 위해 PBS Professional을 사용하여 해석 인터페이스를 구성하였다. 이를 바탕으로 프로펠러 캐비테이션 해석을 위한 Cad 생성 및 해석 과정을 통합하여 캐비테이션 해석 인터페이스를 구축하였다.

최근 친환경 차 도입이 활발하게 이루어지면서 엔진 소음 감소로 인지하지 못한 부품간 소음 노출이 증가되고 있다. BSR소음 이슈 발생으로 품질 문제 대응 비용 증가 및 신차 개발 기간 지연 문제가 발생하고 있다. 이와 같은 이유로 BSR소음의 선행 예측이 필요하다.

HMSL 제품은 차량 내부에 장착되어 정차 시 후방 주행 차량에 경고 신호를 주는 아이템이다. 해당 아이템의 LENS 부품은 세장비(aspect ratio)가 30 이상인 부품으로 얇고 긴 형상을 가지고 있다. 이러한 이유로 불완전한 체결 (샌드위치)이 된다는 구조적 한계점이 있다. 이는 차량 주행 시 LENS부품의 유동이 발생할 수 있으며 유동이 과도할 경우 BSR 소음이 발생한다.

BSR 소음 해석 접근 방법으로 대안적인 해석(과도 응답 해석)으로 상대 변위를 분석하는 방법을 활용하였다. 직접적인 해석(음향 해석)을 위해서는 재료별 마찰, 마모, 윤활 특성 등의 정의가 어렵고 완벽하게 정의를 하더라도 이는 진동 해석 모델링이 불가능하다. 따라서 소음 측정 시험을 통해 소음이 발생하는 조건을 찾고, 해당 조건을 해석적으로 모델링한다. 상대 변위를 해석 판단 기준으로 수립하여 BSR 소음 발생 유무를 판단하는 해석 기법을 개발하였다.

민수 항공기의 주익 구조물 개념 설계 단계에서는 다양한 컨셉들을 검토하는 과정이 중요합니다. 특히, 항공기의 성능과 안전을 위한 요구도를 충족시키는 동시에 중량을 줄이기 위해서는 불필요한 구조물을 정확히 식별하고 최적화하는 것이 필수적입니다.

다양한 형상의 구조물을 효율적으로 분석하기 위해서는 해석자의 많은 반복 작업이 필요합니다.

HyperStudy를 이용하면 구조물의 형상 변경에 따른 다양한 경우의 수와 조합을 체계적으로 분석할 수 있습니다. 사용자가 원하는 해석 요구도 값을 설정함으로써, 해당 값들에 따른 구조물의 경향성, 수렴성 등을 쉽게 확인하며, 이를 통해 중량 절감을 위한 각 구조물의 필요 유무 및 각 요구도의 민감도를 명확하게 판단할 수 있습니다.

위와 같은 HyperStudy의 장점을 이용하여, 신규 항공기의 주익 구조물 간 관계를 분석하고, 초기 형상에서 제거할 수 있는 구조물의 해석적 근거를 만드는데 사용했습니다. 주익 박스와 조종면을 연결하는 FTE 영역의 구조물에서 FTE Panel 과 Panel Support Beam 을 분석하고, 이러한 과정을 통해 Composite FTE Panel만으로도 충분한 강성을 확보할 수 있음을 확인하였고, 불필요한 Support Beam 구조물을 제거함으로써 항공기 구조물의 중량 절감을 위한 기회를 얻을 수 있었습니다.

본 발표에서는 OptiStruct의 Freeze Contact 을 이용하여 항공기 해석에서 GFEM 과 DFEM 를 접목하여 해석하는 아이디어와 방법, 그리고 그 모델을 바탕으로, HyperStudy의 활용하여 민수항공기의 주익 구조물 초기 설계에 어떻게 적용하였는지 설명하겠습니다.

항공우주산업은 현재 대한민국의 신사업 분야 중 하나입니다. 나로호부터 누리호까지 지난 몇 년간 대한민국은 각고의 노력으로 큰 성장을 이룰 수 있었습니다.

여기에 더 나아가 점진적인 항공우주산업의 확장과 발전을 위해서는 다방면의 분석과 협업이 필요합니다.

알테어는 CAE 분야의 선두주자로서 구조 및 열, 유체 등의 해석과 구조 최적화 등의 기술을 확보하고 제공하고 있습니다.

본 발표에서는 항공우주산업분야에서 알테어의 여러 프로덕트에 대한 활용 방안 및 사례에 대해 설명해 드리도록 하겠습니다.

BSR(Buzz, Squeak, Rattle)은 설계적으로 의도하지 않았지만, 실제로 제품을 사용하는 고객에게 짜증을 유발하게 만드는 노이즈가 발생하는 현상을 의미합니다.

노면 또는 승객으로부터 유입되는 하중이나 진동에 의해 차량의 부품 매칭면에 상대변위(진동 포함)에 의한 현상으로부터 표면에서의 상호작용력에 의한 비선형적으로 노이즈를 유발하는 음향에너지가 방출됩니다.

본 발표에서는 알테어 HyperWorks 제품군 중 SnRD(Squeak and Rattle Director)를 사용한 버추얼 단계에서의 BSR 개발 체계를 소개해 드리도록 하겠습니다.

전력설비는 다양한 특성을 만족하여야 하며 그중 전계특성은GIS(Gas insulated switchgear)와 같이 초고압 제품에서 확보해야 하는 중요한 특성이다. GIS 제품 개발 시 도체, 절연물 등 구조형상에 따른 수많은 해석이 진행되며, 그 결과를 분석하고 정리하는 일련의 과정에서 많은 기간이 소요된다.

본과제는 전체 해석 프로세스 중 가장 많은 시간이 소요되는 해석 후 분석 및 리포트 작성을 Altair社와 협업하여 SimLab, Flux를 이용하여 자동화프로그램을 개발하였고, 이를 통하여 최소 90%의 분석 및 리포트 작성시간 단축이 가능하게 되었다.

2022년 PSIM 인수로 알테어 Electrification 솔루션의 완성도가 높아졌으며, 각각의 솔루션 또한 사용자가 체감할 수 있는 유용한 업데이트로 더욱 강력해졌습니다.

FluxMotor는 연결성 및 Winding 부분에서, Flux는 물리적인 힘이 미치는 영향 등, 실제현상을 더욱 구현 가능하도록, SimLab은 Magnetic transient 가 2D, 3D에서 모두 가능하게 되었으며, PSIM은 FluxMotor와 Flux의 모델을 쓸 수 있으며 Activate를 이용하면 직접 연동도 가능해졌습니다.

이번 발표에서는 각 솔루션의 주요 내용과 여러가지 솔루션을 어떻게 사용하면 좋을지에 대한 아이디어를 소개하고자 합니다.

이중 여자 마그네틱 기어드 모터는 두 개의 고정자와 두 고정자 사이에 위치하여 자계를 변조시켜주는 Modulating pieces 회전자로 구성되어 있으며, 고정자 각각에 독립적으로 제어될 수 있는 3상 권선이 시행된다. 또한 두 개의 고정자가 서로 다른 극수를 가질 뿐만 아니라 Modulating pieces 회전자의 극수 또한 다르게 설정되므로 상호 간의 극수 관계를 적절하게 구성하는 것이 매우 중요하다. 여기에 더불어 서로 두 3상 고정자의 권선 자계는 서로 다른 주파수로 제어되고 회전자의 회전 주파수 또한 별도로 주어지므로, 이러한 주파수 관계를 Flux 소프트웨어에 적절히 반영하여 해석이 진행되어야 한다. 이러한 특수 구조로 인해 코어의 철손 계산을 포함한 모터 특성 분석 과정이 기존 동기 모터와 다른 부분이 존재하며, 이러한 특성을 반영하여 전자계 해석을 진행할 때 보다 정확한 모터 특성이 도출될 수 있다. 따라서 본 발표에서는 Flux 소프트웨어를 사용한 이중 여자 마그네틱 기어드 모터 해석에 대한 내용을 설명하였다.

단방향 솔레노이드는 래치를 동작함에 있어 모터보다 훨씬 간단한 조작으로 활용할 수 있습니다. 특히나 단방향을 요구하는 래치의 경우 모터보다 활용도가 큽니다. 본 발표에서는 5Kgf이상의 힘을 가하면 움직이는 래치를 동작시키기 위한 솔레노이드를 설계하였으며, 코일선정 및 각 치수의 변경을 통한 FEM 해석을 통해 실제의 동작특성 파형과 비교하여 설계 시안을 제시합니다.

본 발표에서는 Flux의 Transient magnetic Solver를 이용하여 해석하였습니다.

본 연구에서는 자기 에너지 제어 기술을 이용하여 쉽게 고정/해제가 가능한 바디 요소기술을 소개하고 이를 이용한 응용 부품에 대한 연구를 진행하였다.

이를 위해 실험적으로 얻어진 결과물 활용하여 해석적으로 선행 예측이 가능한지에 대한 정합성을 검증하였고, 해석 방법론을 수립하였다. 이를 통해 표준화된 설계와 시간적 비용적 장점을 얻을 수 있었다.

본 발표에서는 실험적/해석적 검증을 위해 진행했던 해석 방법론 위주로 설명드릴 예정입니다.

최근 전기추진 시스템 기자재 기술의 발전과 정부의 친환경 정책 추진에 따른 환경규제로 인하여 선박 추진시스템에 전동기를 적용한 하이브리드형 추진시스템의 개발이 진행되고 있으며 추진용 회전기로 사용되는 PMSGM의 전기특성 설계를 위해 HyperStudy를 이용하여 설계 목표에 맞는 최적화 설계를 제품 개발에 적용하고 있다.

개발품의 제작을 위해, 1) 제작성을 고려한 설계 치수/형상에 대한 전자계 해석 적용, 2) 자석 손실을 줄이기 위해 자석을 Segment 하는 경우의 손실 저감 효과를 확인하기 위한 3D 전자계 해석, 3) 운전 중 전자기력에 의한 소음, 진동을 예측하기 위한 전자기력의 FFT 분석 등 에 전자계 해석 프로그램들을 활용하는 방법과 해석 엔지니어가 각각의 해석을 쉽고 효율적으로 활용하는데 도움이 되는 Python code 사용에 대해 설명한다.

국내 중소기업의 설계/해석SW에 대한 활용 능력 향상 및 기술 경쟁력 강화를 위하여, 한국생산기술연구원에서는 엔지니어SW 클라우드 시스템을 운영하고 있음.

엔지니어링SW 클라우드 시스템은 PBS Professional, Access를 바탕으로 인터넷이 연결된 곳이면 어디서든 설계/해석 SW를 활용할 수 있도록 512Core의 HPC 연산노드, 작업용 Workstation 49대, 70TB Storgae로 구성되어 있으며, Linux, Windows 이기종의 OS를 동시 구현한 시스템으로 15종의 설계/해석 SW를 탑재하고 총 50명의 동시 작업이 가능함

본 발표에서는 PBS Professional, Access를 활용한 엔지니어링SW 클라우드 시스템의 시연을 통해 세부 구성도 및 장단점에 대한 설명을 하고자 함

모터 축전압의 발생은 전동기 베어링 고장의 주원인으로 주목받고 있습니다.

특히 PWM 스위칭에 기반하는 모터제어장치는 고전압화로 인한 CMV(Common Mode Voltage)의 영향이 증가하기 때문에 모터의 기생 캐패시턴스의 영향과 적용하는PWM 방법에 따라 다양한 분석이 가능합니다.

본 발표에서는 PSIM을 활용하여 모터의 기생캐패시턴스의 영향을 고려할 수 있는 모터 축전압 등가모델을 구성하고 이를 통해 모터구동 축전류 저감을 위한 다양한PWM 방법을 소개하고자 합니다.

SL에서는 DFM 룰 셋업 이후 데이터의 체계적인 관리와 설계자 편의를 위하여 PDM 시스템과 연계한 자동 검증 환경을 구축하여 운용하고 있습니다. Altair Batch Process를 활용하여 설계 결과를 순차적으로 검증하고 설계자가 메일로 결과를 받아 볼 수 있는 구조로 운영 중입니다.

또한, Crossprobe 제품을 손쉽게 사용할 수 있는 UI를 개발하여 사용중에 있습니다.

제품 개발 과정에서 향지별 요구되는 제품 사양이 다른 경우가 많이 있습니다.

이런 경우 BOM Level에서 제품 사양을 만족하기 위한 Variant BOM을 제작하여 생산 과정에 투입하게 되는데, 이런 과정에서 실장/미실장/변경 부품 정보를 파악하기 어려운 상황입니다.

PollEx PCB > Variant PCB 기능을 활용하여 Master PCB 설계 도면에서 Variant PCB의 변화 상태를 시각적으로 확인 할 수 있습니다. 이번 발표에서 해당 내용을 소개하도록 하겠습니다.

또한, 작업 환경의 청결도와 직결되는 Particle이 PCB에 미치는 영향도 분석 기능인 PollEx PCB > Technical Cleanliness도 함께 소개드리겠습니다.

EMI 노이즈 저감을 위하여 DFE검증을 하였습니다. 항목은 총 6 Category, 68 Item으로 되어 있습니다. 68개 Item은 사용자 설정에 따라 수백개의 전기적 Rule을 설정 가능 합니다. 현재 당사에는 총 386 Item을 분석하고 있습니다.

검증하고자 하는 모든 항목이 Set up이 완료되면 대상 제품에 대한 EMC Rule 검증을 실시합니다.

Rule 검증 후 PCB를 제작하여 노이즈 저감을 확인하였습니다.

본 발표는 EMI/EMC 해석 전문가들이 해석 수행 전단계에서 회로 설계자 및 레이아웃 디자이너들이 검증 할 수 있는 EMC Rule 검증 방법 및 효과를 소개하고자 합니다.

탄소 배출량을 줄이기 위해 전기의 사용량이 늘면서 한 시스템안에 여러 전자기기가 들어가게 되었습니다. 여러 전자기기가 들어가게 되면 EMI(Electro Magnetic Interference)현상이 나타나게 됩니다.

EMI현상은 전자기기를 사용하면서 발생하는 noise가 다른 전자기기에 영향을 주는 현상으로 손실을 유발하고 제어를 힘들게 합니다.

이러한 문제를 해결하기 위해 EMI필터를 이용하여 소음과 높은 고조파 성분을 감소시킴으로써 손실 증가를 방지하고 모터 제어를 용이하게 만듭니다.

본 발표에서는 Altair의 여러 ESD Solution을 연계하여 물성치를 찾고 회로 시뮬레이션과 EMI필터 해석을 진행하여 전체적인 시스템에 적용한 사례에 대해 설명 드리도록 하겠습니다.

최근 소형화 및 경량화되는 북한의 무인항공기 침투와 함께 우리의 생활공간과 군의 책임지역 내로 여가생활의 일종인 초경량 비행 장치를 활용한 비행이 활발해지고 있어서 위협이 증대되고 있는 실정입니다. 그리고 에너지발전단지가 많이 조성됨으로 인해 군 레이다에서 무인항공기 및 초경량 비행 장치를 감지하는데 있어서 간섭을 많이 받을 수 있는 조건이 형성되고 있습니다. 이에 대한 전파분석 및 간섭 영향 등의 예측을 통해, 군 안보에 위협이 되지 않으면서 전파 및 레이다 신호에 간섭을 받지 않기 위한 분석 프로그램이 필요합니다.

다양한 예측분석과 전파분석 및 간섭 등에 대한 전자기 솔루션과 전파분석 솔루션을 이용하여 초소형 무인기 탐지 가능 전파해석과 에너지발전단지와의 전파분석 및 간섭을 다양한 사례를 통해 전파분석 고도화할 수 있는 방법을 소개드릴 예정입니다.

항공기의 샌드위치 구조인 패널 및 도어류 제작시, 주로 사용되는 허니컴 소재의 원소재는 알루미늄 등과 같은 금속소재와, 아라미드, 유리섬유 등과 같은 복합소재로 구성된다. 알루미늄의 경우 관련 전자기물성의 특성이 널리 알려져 있으나, 복합소재의 경우 그 물성이 복합적으로 구성이 되어 있는 특징이 있다. 레이돔과 같은 전자기성능을 우선시 하는 샌드위치 구조를 제작함에 있어서, 복합소재로 구성된 허니컴 소재에 적용되는 물성은 기본적으로 업체에서 제공하는 TDS를 활용하며, TDS는 자유공간측정을 통한 유전율 물성을 제공하며, 이러한 유전율 물성을 통해서 레이돔 전자기해석 설계 등을 수행하는 것이 가능하다.

하지만, 몇몇의 레이돔의 경우, 레이돔의 외형형상의 특징으로 인하여, TDS 물성이 아닌, 필요한 물성을 확보하여 최적설계가 필요한 경우가 있으며, 또한 다른 전자기적 특성 부여를 하기 위해 필요한 경우들이 존재한다. 이런 경우에 보다 정밀한 전자기설계를 통한 성능 달성을 위하여, 복합재 허니컴 소재의 원소재의 전자기물성을 추출하기 위한 방법을 확보할 필요가 있으며, CADFEKO와 OPTFEKO를 활용하여, S-Parameter 측정 결과를 활용하여 전자기 물성을 역으로 추출하는 방법을 적용하고 그 결과를 비교한다.

“Thermal analysis and thermal stress for upfront system level floorplan fast decision”

Stacking multiple dies, 3D ICs offer enhanced functionality, reduced form factor, and improved interconnect density. However, these advancements come with several challenges, including thermal management issues.

Multiphysics suites from Altair assist designers in optimizing thermal management strategies and minimizing thermal stress-induced failures.

지난 반세기 동안 반도체 기반의 전자소자는 급속한 기술 진보를 이뤘습니다. 덕분에 작은 크기에 많은 정보를 담고 처리할 수 있는 전자기기들이 탄생하였고, 정보통신기술(ICT)의 발전으로 이어져 빅데이터, 인공지능(AI) 등 4차 산업혁명 기술을 실현하기 위한 방대한 양의 데이터를 생성하고 있습니다.

하지만 전자 제품의 소형화, 저전력 요구로 인해 취약해진 PCB 발열 현상에 대해 빠르고 상세한 분석이 요구되고 있습니다. PCB 크기와 면적이 작아질수록 열 전도율은 낮아져 전자 소자의 온도는 짧은 시간에 높은 온도로 쉽게 올라가며 수명과 품질에 치명적인 영향을 줍니다. 알테어의 Simlab을 활용하여 이러한 PCB 발열 현상을 해석하고 관리할 수 있는 프로세스와 자동화 과정을 소개합니다.

• PCB 열해석 관리의 필요성
• 기존 분석 방법의 어려움
• PCB 열해석을 위한 솔루션