SW 해석 툴의 활용, 전자제품 출시 기한 단축
다쏘시스템, 아바쿠스·CST 등 해석 툴 지원
3D 데이터 해석 시 간소화 옵션 등 제공


얇은 태블릿만으로 영상 편집이 가능한 시대다. 에지 디바이스에도 고성능 프로세싱을 요구하는 AI 기능이 탑재되고 있다. 전자제품의 성능이 올라간 만큼 전자제품에 대한 요구사항도 복잡해졌다. 반면 경쟁의 격화로 출시 기한은 촉박해졌다.

시제품을 개선한 시제품을 만드는 작업을 반복하며 출시 전 제품의 문제점을 파악하고 수정하는 일련의 과정은 검증 측면에 있어서는 효과가 크지만, 시간과 자원의 낭비를 피할 수는 없다. 제품의 문제점을 사전에 짚어볼 수 있다면, 시제품 제작 과정을 크게 줄일 수 있다. 이를 위해 시장엔 다양한 해석 툴이 나와있다.

제품의 형태와 물성을 3D 데이터로 전환하여 시뮬레이션을 통해 가상으로 동작시켜 보면, 유의미한 해석 데이터를 얻을 수 있다. 현실에서 불가능한 시뮬레이션도 가능하다. 다쏘시스템의 ‘아바쿠스(Abaqus) FEA’, ‘CST 스튜디오 스위트’는 엔지니어들이 구조적이고 전자기적인 해석을 가상으로 진행할 수 있도록 돕는다.

오는 3월 35일, ‘e4ds EE웨비나’에서는 ‘PCB 열 설계 최적화 작업 가속하는 3대 CAE(Computer-Aided Engineering) 기술 응용 방안’을 주제로 브이이엔지 박준 CTO와 다쏘시스템 박종선 기술대표가 아바쿠스, CST 기반의 시뮬레이션 방법론을 제시하고 인사이트를 공유할 예정이다. e4ds 뉴스는 그들에게 해당 툴을 사용할 경우에 얻을 수 있는 이점과 양사가 제공하는 지원책을 물었다.



브이이엔지(VENG)는 다쏘시스템의 협력업체로서, 다쏘시스템의 시뮬레이션 툴 브랜드인 ‘시뮬리아(SIMULIA)’ 제품군의 공급과 지원을 전문으로 하는 기업이다.

박 준 CTO는 아바쿠스 한국 지사장, 다쏘시스템 시뮬리아 브랜드 매니저를 거쳐 브이이엔지에서 기술 총괄 업무를 담당하고 있다.



Q. 전자제품 제작 시에 PCB 휨(Warpage) 현상을 최소화하는 것이 중요하다는데, 휨 현상을 일으키는 주요 원인은 무엇입니까?
A. PCB 구성 재질 간의 열팽창 계수 차이 때문입니다. PCB 구성 재질을 통일하는 것은 불가능하기에 휨 현상을 없애는 것도 불가능합니다.


Q. 최종 PCB 제품의 휨 현상을 최소화하기 위해선 어떻게 해야 합니까?
A. 많은 PCB 설계가 열팽창 계수의 차이, 칩 배치 등에 익숙한 전문가에 의해 반복적인 시행착오로 이뤄지고 있습니다. 하지만 설계안을 만들기 전에 해석을 통해서 가상으로 실험을 할 수 있다면, 열과 구조, 때에 따라서는 유동을 동시에 고려하는 비선형 해석을 도입한다면 ,이러한 시행착오를 많이 줄일 수 있습니다.

Q. 브이이엔지는 비선형 해석에 사용되는 툴로 다쏘시스템의 아바쿠스 FEA를 공급하고 있습니다. 경쟁 툴 대비 해당 툴의 장점은 무엇인지?
A. 아바쿠스는 개발 초기부터 비 선형물리 현상을 해석하기 위하여 개발됐습니다. 해석은 되지만 신뢰성을 확보할 수 없는 툴을 사용하면, 해석이 업무를 방해할 수도 있습니다. 아바쿠스는 시중의 어떤 해석 툴보다 정확하고 신뢰성이 높습니다.


Q. PCB 열/EMI/EMC 외에 아바쿠스로 가능한 해석은?
A. PCB 제품화에는 열, EMI/EMC뿐만 아니라 다양한 해석이 필요합니다. 아바쿠스는 진동에 의한 피로, 열에 의한 크립, 충격에 의한 접점의 안정성 등의 해석이 가능합니다. 다른 해석이 필요하면 CST 같은 툴을 사용하면 됩니다.


Q. 아바쿠스를 활용하려는 엔지니어에게 브이이엔지가 제공하는 지원책은?
A. 브이이엔지는 해당 분야에서 오랜 업무 이력을 가진 전문 엔지니어들을 통해 소프트웨어에 대한 기술 지원을 제공하고 있습니다. 또한, 고객들과 깊이 있는 논의를 통해서 현장의 다양한 문제를 해결해 온 경험을 보유하고 있습니다.



프랑스에 본사를 둔 소프트웨어 기업인 다쏘시스템은 시뮬리아는 물론, ‘카티아(CATiA)’, ‘솔리드웍스(SOLIDWORKS)’ 같은 3D CAD 툴 등을 제공하고 있다.

다쏘시스템 코리아에서 산업 공정 컨설턴트 업무를 담당하는 배종선 기술대표는 현재 CST 스튜디오 스위트를 중심으로 현장에 시뮬레이션 경험을 공유하고 있다.



Q. 다쏘시스템의 ‘CST 스튜디오 스위트’는 아바쿠스와 함께 시뮬리아 포트폴리오에 포함됩니다. 두 툴의 차이점은 무엇인지?
A. 같은 브랜드 내에 있긴 하지만 해석하는 영역에서 큰 차이가 있습니다. 아바쿠스는 주로 구조, 진동, 충격/충돌 등과 같은 구조적인(Structural) 해석에 적합한 툴이라면, CST는 전자기장과 관련된 영역에 적합합니다. 주로 안테나, 필터와 같은 RF 시스템 부품, EMI/EMC 영역 등에 특화되어 사용되고 있습니다.

Q. PCB 구성이 미세화와 복잡화가 일어나고 있습니다. 해석에 많은 컴퓨팅 자원이 필요할 텐데, 이런 부담을 덜어줄 옵션이 있는지?
A. 컴퓨팅 자원들도 향상되고 있습니다. 특히 CST 내의 다양한 솔버(Solver)들은 GPU를 이용한 컴퓨팅이 가능합니다. CPU와 GPU를 함께 사용하면, GPU 사양과 해석 모델에 따라 다를 수는 있지만, CPU만으로 해석할 때보다 속도가 10배 가까이 향상됩니다. 멀티 GPU 사용 시에는 해석 속도가 그만큼 더 빨라집니다.

또한, CST에서는 다양한 등가물성을 적용하여 해석을 진행할 수 있습니다. 실제 3D 구조를 모두 살려 해석하기 힘들면 등가물성을 활용해 보실 수 있습니다.


Q. 해석 결과의 정확도는 어느 정도입니까?
A. 정확도는 보통 측정 결과와 비교하는데, 측정 환경과 얼마나 유사하게 묘사하여 해석하느냐에 따라 다를 것 같습니다. 이러한 모사에는 3D 구조의 유사성, 물성, 입력 신호 등을 고려해야 합니다.

현실 값들을 정밀하게 잘 모사하여 해석할수록 측정치와 유사한 값을 얻어낼 수 있습니다. 그러나 측정 환경을 최대한 자세히 모사할 경우, 해석 구조는 더욱 복잡해지고, 또한 커지기 때문에 해석 시간이 훨씬 더 길어질 수 있습니다.

해석을 측정치와 맞추는 것을 목표로 할 것인지, 아니면 해석 모델의 변화에 따라 달라지는 결과의 경향성을 빠르게 보는 것을 목표로 둘 것인지에 따라 해석 설정이 달라지고, 해석 시간도 크게 차이 납니다. 따라서 엔지니어는 해석 전에 툴을 어떻게 사용할 것인지를 결정해야 합니다.


Q. CAE 분야에서 다쏘시스템의 향후 목표는 무엇입니까?
A. 다쏘시스템은 시뮬레이션 툴 각각의 발전은 물론, ‘3D익스피리언스(3DEXPERIENCE)’ 플랫폼이라는 단일 가상 공간에 비즈니스 활동에 필요한 다양한 툴들을 실시간으로 사용할 수 있는 환경을 구축하려 합니다.

현재 많은 업체에서 해석 엔지니어가 PCB 해석을 위해 EDA 데이터, 3D CAD 관리팀에 PCB 데이터를 요청하고, 이를 공용 폴더, 혹은 메일을 통해서 전달받고, 해석 툴로 불러들여 해석을 진행하는 번거로운 과정을 거치고 있습니다.

이 과정에서 개정되지 않은 예전 데이터를 받는다거나, 데이터를 요청하고 받는 데 걸리는 시간이 길어지는 등의 불편이 발생하고 있습니다. 하지만 하나의 플랫폼에 모든 데이터가 저장되어 실시간 업데이트되고, 그런 데이터를 바로 내려받아 사용할 수 있다면, 보다 유기적인 업무가 가능할 것입니다.

그리고 해석된 결과도 플랫폼에 저장되어 버전 관리가 가능하고, PC에서만 결과를 보는 것이 아니라 어디서든 플랫폼에 접속하여 결과를 볼 수 있다면, 효율적으로 해석 업무를 진행하는 것이 가능해집니다. 다쏘시스템은 해석 툴의 발전뿐 아니라 업무 효율이 최대화된 업무 환경을 제공하기 위해 노력하고 있습니다.