전자기해석
CST Studio Suite부터 Opera, Antenna Magus, Spark3D까지 다양한 전자기 해석 솔루션을 통해 안테나, RF, 모터, EMC/EMI 및 e-NVH 문제를 정밀하게 분석합니다. 설계 초기 단계부터 시뮬레이션 기반 검증을 수행하여 제품 성능 최적화, 개발 비용 절감, 그리고 안정적인 시스템 설계를 지원합니다.
CST Studio Suite
CST Studio Suite는 전자기 구성 요소 및 시스템 설계를 위한 고성능 3D 해석 소프트웨어입니다. 단일 인터페이스 내 다양한 솔버를 결합한 하이브리드 시뮬레이션으로 복잡한 시스템을 효율적으로 분석합니다. 특히 SIMULIA 제품군과 연계하여 전자기 해석을 전체 설계 프로세스에 통합함으로써 초기 단계부터 효과적인 제품 개발을 지원합니다.
- 제품 특징
CST Studio Suite는 정전기(Static)부터 광학(Optical) 주파수까지 전 대역을 커버하는 업계 최고의 솔버 기술을 제공합니다.
사용자 친화적인 리본(Ribbon) 기반 UI와 강력한 3D 모델링 도구를 통해 설계 효율성을 극대화합니다.
단순한 해석을 넘어, 목표 성능을 달성하기 위한 최적의 파라미터를 자동으로 탐색합니다.
프레임워크를 통해 개별 부품 해석 결과를 통합하여 전체 시스템의 성능을 예측합니다.
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Opera
Opera는 2D/3D 전자기 및 전기 기계 시스템 해석을 위한 고성능 FEA 소프트웨어로, 특히 모터와 자석 등 저주파 애플리케이션 설계에 특화되어 있습니다. 의료기기 및 입자가속기 분야에서 입증된 독보적인 정밀도와 고급 재료 모델링을 제공하며, 사용자 친화적인 GUI와 자동화 기능을 통해 고효율 제품의 개발 기간을 획기적으로 단축합니다.
- 제품 특징
Opera는 일반적인 전자기 해석을 넘어, 고도의 정밀함이 요구되는 특수 분야에 최적화된 전용 모듈을 제공합니다.
모터, 발전기, 변압기 등 특정 전기기기 설계를 위한 전용 인터페이스(Machines & Transformer Environment)를 제공하여 반복적인 작업을 자동화합니다.
전자기 해석 결과를 열/구조 해석과 연동하여 실제 운전 환경에서의 성능을 예측합니다.
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Antenna Magus
Antenna Magus는 안테나 설계 및 모델링 프로세스를 가속화하는 전문 소프트웨어입니다. 350개 이상의 검증된 방대한 안테나 데이터베이스를 제공하며, 선택한 모델을 CST Studio Suite로 즉시 내보낼 수 있습니다. 엔지니어는 이를 통해 최적의 초기 설계안을 빠르게 확보하고, 안테나 배치 및 간섭 분석 업무의 효율성을 극대화할 수 있습니다.
- 제품 특징
익숙한 안테나에만 의존하던 기존 방식에서 벗어나, 350개 이상의 방대한 데이터베이스 내에서 설계 요구사항에 부합하는 다양한 대안을 빠르게 탐색할 수 있습니다.
불충분한 논문 데이터나 참고 자료에 의존하여 맨땅에 헤딩하는 시행착오를 제거합니다. 검증된 설계 알고리즘을 통해 신뢰할 수 있는 초기 모델을 제공합니다.
Antenna Magus에서 설계된 모델을 CST Studio Suite®용 프로젝트 파일로 즉시 내보내어, 복잡한 3D 모델링 및 포트 설정 과정을 생략할 수 있습니다.
흩어져 있는 기술 문서, 스케치, 측정 데이터 등을 체계적으로 관리하여 엔지니어링 지식의 손실을 막고 팀 내 협업 효율을 높입니다.
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Fest3D
Fest3D는 도파관 및 동축 캐비티 기반의 복잡한 수동 마이크로파 부품 해석에 특화된 고성능 소프트웨어입니다. 적분 방정식 기술과 BI-RME 방식을 결합하여, 최소한의 컴퓨팅 리소스로 극한의 정확도와 빠른 해석 속도를 제공합니다. 또한 최적화, 공차 분석 및 필터 합성 기능을 통해 고성능 수동 소자 개발의 효율성을 극대화합니다.
- 제품 특징
일반적인 3D 전체 분할(Full-segmentation) 방식인 FEM이나 FDTD와 달리, Fest3D는 도파관 구조에 최적화된 해석 기술을 사용하여 계산 리소스를 획기적으로 줄이면서도 극한의 정확도를 제공합니다.
사용자가 원하는 스펙만 입력하면 복잡한 필터 구조를 자동으로 생성해 주는 강력한 합성(Synthesis) 도구를 탑재했습니다.
단순한 설계를 넘어, 실제 양산 시 발생할 수 있는 문제를 예측하고 해결합니다.
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Spark3D
Spark3D는 RF 수동 소자의 파괴(Breakdown) 전력 레벨을 예측하는 전문 시뮬레이션 툴입니다. CST Studio Suite와 연동하여 멀티팩터(Multipactor) 및 가스 방전 현상을 정밀하게 분석합니다. 기존의 보수적인 근사법과 달리, 고급 수치 해석을 통해 현실적인 최대 허용 전력을 산출함으로써 부품의 설계 마진을 최적화합니다.
- 제품 특징
기존의 보수적인 경험식이나 근사법에 의존하던 방전 분석을 탈피하여, 실제 물리 현상을 수치적으로 해석함으로써 설계 마진을 최적화하고 제품의 신뢰성을 높입니다.
우주 항공 부품과 같이 진공 상태에서 고주파 전력에 의해 발생하는 멀티팩터 현상을 3D로 완벽하게 시뮬레이션합니다.
대기압 또는 가스로 채워진 부품 내부에서 발생하는 이온화(Ionization) 및 코로나 방전 현상을 분석합니다.
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Manatee
Manatee는 전기 기계 및 구동 시스템의 전자기적 진동 소음(e-NVH)을 분석하고 최적화하는 전문 시뮬레이션 환경입니다. 제어, 전기, 기계 엔지니어 간의 협업을 지원하며, 초기 설계 단계부터 소음 리스크를 진단합니다. 가상 프로토타이핑을 통해 물리적 테스트 비용을 절감하고, 최대 ±20dB의 소음 저감 효과와 함께 개발 기간을 획기적으로 단축합니다.
- 제품 특징
복잡한 멀티피직스(전자기-구조-음향) 설정을 클릭 몇 번으로 완료하며, 제조 공차까지 고려한 정밀 해석을 제공합니다.
단순히 소음 레벨만 예측하는 것이 아니라, ‘왜‘ 소음이 발생하는지 근본 원인을 규명합니다.
서로 다른 툴을 쓰던 각 분야 엔지니어들이 하나의 플랫폼에서 소음 저감이라는 공동 목표를 달성하도록 돕습니다.
Manatee는 독립적으로도 강력하지만, 타 CAE 소프트웨어와의 연동을 통해 기존 프로세스를 방해하지 않고 시너지를 냅니다.
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F.A.Q
전자기 해석 솔루션에 대해 자주 묻는 질문과 핵심 정보를 확인해보세요.
Q1. 전자기 시뮬레이션이란 무엇입니까?
전자기장(Electromagnetic fields)의 수치 해석 시뮬레이션은 일반적으로 공간과 시간 영역에서 맥스웰 방정식(Maxwell’s equations)을 이산화(Discretization)하는 것을 기반으로 합니다.
가장 기본적인 FDTD(유한 차분 시간 영역) 방식의 경우, 시뮬레이션 해석 공간은 직교 그리드(Cartesian grid)로 매핑됩니다. 각각의 그리드 셀(Grid cells)은 서로 다른 물성(Material)으로 채워질 수 있으며, 전계(Electric field)와 자계(Magnetic field)는 각 셀의 모서리(Edge)와 면(Facet)을 통해 정의됩니다.
Q2. CST Microwave Studio란 무엇입니까?
CST Microwave Studio (CST MWS)는 CST Studio 소프트웨어 제품군 중 가장 먼저 출시된 제품입니다.
초기에는 유한 적분법(FIT, Finite Integration Technique) 기반의 Transient Solver에 주력하여, 안테나 및 광대역(Wideband) 애플리케이션 분야에 매우 적합했습니다. 또한 FIT 기반의 Eigenmode및 주파수 영역(Frequency Domain) 솔버도 함께 포함되어 있었습니다. 이후 유한 요소법(FEM)과 적분 방정식(Integral Equation) 솔버가 추가되었으며, 마침내 2006년 CST Microwave Studio는 다른 CST 소프트웨어 제품들과 함께 CST Studio Suite라는 하나의 패키지로 통합되었습니다.
Q3. CST Studio Suite 소프트웨어의 장점은 무엇입니까?
CST Studio Suite는 사용자에게 다음과 같은 다양한 이점을 제공합니다.첫째, 직관적인 사용자 인터페이스(UI)를 갖추고 있어 모델링, 후처리(Post-processing), 최적화와 같은 필수 작업을 간편하고 단순하게 수행할 수 있습니다.무엇보다 가장 큰 강점은 정전기(Statics)부터 광학(Optical)에 이르는 전체 전자기 스펙트럼(Full spectrum)을 아우르며 효율적인 시뮬레이션이 가능한 강력한 솔버(Solver) 제품군을 보유하고 있다는 점입니다. 또한, CST 시뮬레이션 기술이 3DEXPERIENCE 플랫폼과 통합됨에 따라, CST Studio Suite 사용자들은 확장된 협업 환경과 데이터 관리 등 새로운 차원의 혜택을 누릴 수 있습니다.
Q4. CST 소프트웨어의 용도는 무엇입니까?
CST 소프트웨어는 전체 전자기 스펙트럼 대역에 걸친 전자기장(Electromagnetic fields) 시뮬레이션에 사용됩니다. 엔지니어는 이를 통해 설계 초기 단계부터 가상 프로토타입(Virtual Prototype)을 테스트하고, 다양한 설계안의 성능을 비교 분석하여 제품을 최적화할 수 있습니다.
시뮬레이션을 활용하면 필요한 실물 프로토타입 제작 횟수를 줄이고 개발 프로세스를 단축하여, 결과적으로 비용 절감과 제품 출시 기간(Time-to-market) 단축 효과를 얻을 수 있습니다.
또한 제품을 실제 시스템 환경의 일부로 시뮬레이션하여 장착 시 성능(Installed Performance)을 분석하고, 전자기 적합성(EMC) 및 전자파 인체 노출 규정(Exposure limits)을 준수하는지 사전에 검증할 수 있습니다. 이를 통해 많은 시간이 소요되는 재설계나 막대한 비용이 드는 리콜 사태를 미연에 방지할 수 있습니다.
Q5. Antenna Magus는 CST Studio Suite와 어떻게 연동됩니까?
Antenna Magus에서 생성된 안테나 설계는 CST Studio Suite 프로젝트 파일로 내보낼 수 있습니다.
이 파일에는 3D 안테나 형상(Geometry)뿐만 아니라 시뮬레이션 설정값이 미리 정의되어 포함됩니다. 따라서 사용자는 별도의 추가 설정 작업 없이 즉시 3D 전자기 해석(Full-wave 3D simulation) 및 최적화를 수행할 수 있습니다.
Q6. Spark3D는 어떻게 작동합니까?
Spark3D 코로나(Corona) 모듈은 자유 전자 밀도 연속 방정식(Free electron density continuity equation)을 풀기 위해, 최적화된 FEM(유한 요소법) 기술을 적용한 수치 알고리즘을 기반으로 작동합니다.
Spark3D 멀티팩터(Multipactor) 모듈은 완전 3D 전자 추적기(Full 3D electron tracker)를 기반으로 하며, 전자 경로 추적(Path integration)에는 Leap-Frog 알고리즘을, 재료의 SEY(2차 전자 방출 수율) 특성 분석에는 Vaughan 모델을 사용합니다. 이러한 기술들을 통해 임의의 형상을 가진 복잡한 구조물에서도 짧은 연산 시간 내에 정밀한 방전(Breakdown) 분석을 수행할 수 있습니다.
Q7. e-NVH란 무엇입니까?
e-NVH는 전기적/전자기적 소음, 진동, 불쾌감(Electrical/Electromagnetic Noise, Vibration, Harshness)을 의미합니다. 즉, 정전기력(Electrostatic)이나 자기력(Magnetic forces)**을 포함한 전자기력에 의해 야기되는 소음 및 진동 문제를 말합니다. e-NVH 이슈는 수동 부품(인덕터, 변압기, 커패시터 등)이나 전기 기계(전기 모터, 발전기, 액추에이터 등)에서 발생할 수 있습니다.
SIMULIA는 이러한 e-NVH 문제를 해결하기 위해 다음과 같은 다양한 시뮬레이션 워크플로우를 제공합니다.