Simcenter STAR-CCM+ 2510에는 무엇이 새로워졌을까?

점점 복잡해지는 상황에서 개발 기간이 점점 줄어드는 가운데, 혁신적인 제품을 어떻게 만들어낼 수 있을까? 그 해답은 Simcenter STAR-CCM+ 2510에 있다. 지능적인 워크플로 최적화를 통해 엔지니어는 자유롭게 창의력을 발휘하고 시뮬레이션 결과를 완전히 신뢰할 수 있다. SDE Tech와 함께 EV 열 관리부터 최신 GPU 기술까지, 가장 대담한 아이디어를 현실로 바꿔주는 “핵심” 기능들을 살펴보자.

1. 승객 열 쾌적성 시뮬레이션 기능

전기차(EV)에서는 에너지 효율과 승객의 쾌적성 사이의 균형을 맞추는 것이 어려운 과제이다. 실내 난방 또는 냉방은 상당한 에너지를 소모하며 차량 주행 거리에도 직접적인 영향을 미친다. 과거에는 실내 온도 변화(transient)를 시뮬레이션하기 위해 엔지니어가 매우 복잡한 서드파티 도구와 공동 시뮬레이션(co-simulation)을 수행해야 했다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510에서는 이 장벽이 제거되었다. 소프트웨어는 이제 Fiala 및 Berkeley와 같은 첨단 열 쾌적성 모델을 유체 역학 분석 환경 내에 직접 통합하였다.

이를 통해 단일 워크플로에서 HVAC 시스템의 전체 동역학과 인간의 생리 반응을 시간에 따라 시뮬레이션할 수 있다. 결과적으로 에너지 소비와 쾌적성 간의 트레이드오프를 정확하게 평가하고, 중간 소프트웨어 없이 최적의 차량 열 관리 시스템(VTM) 설계 결정을 내릴 수 있다.

2. 토폴로지 최적화 안정성 3배 향상

토폴로지 최적화(Topology Optimization)는 최적 제품 형상을 찾는 훌륭한 도구지만, 적절한 페널티 전략(penalty strategy)을 선택하는 것은 골칫거리였다. 잘못 선택하면 해석이 불안정해지거나 제약 조건을 초과(overshoot)할 수 있다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510에서는 Dynamic Penalty Update(동적 페널티 업데이트) 기능을 도입했다. 강화된 라그랑주 방법(Lagrangian)을 사용하여 소프트웨어가 최적화 과정 중 자동으로 페널티 계수를 조정한다. 엔지니어는 더 이상 수동으로 조정할 필요가 없다. 이 개선으로 최적화 과정이 최대 3배 빠르고 안정적으로 수행되며, 제약 조건이 많은 복잡한 문제에서도 유효하다.

3. Surface Wrapping 속도 50% 향상

폐곡면(closed, manifold surface)을 생성하기 위해 CAD 데이터를 처리하는 것은 CFD 워크플로에서 병목 현상이 되곤 했다. Siemens의 Surface Wrapper 기술은 이미 강력했지만, 이번 버전에서는 더 강화되었다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510에서는 MPI Surface Wrapper 2단계가 구현되었다. 이제 표면 래핑 과정이 다중 프로세서에서 완전히 병렬화되며, 실험 결과 이전 버전 대비 표면 메쉬 생성 시간이 최대 50% 감소했다. 덕분에 CAD 설계에서 시뮬레이션 실행 단계로 몇 분 만에 전환할 수 있다.

4. GPU와 SPH 최적화로 뛰어난 성능

4.1 GPU에서 Rotorcraft 시뮬레이션 가속

헬리콥터(Rotorcraft)와 같은 회전 장치 시뮬레이션은 많은 CPU 자원을 소모한다. 2510 버전에서는 가상 디스크(Virtual Disk) 모델을 GPU에서 실행할 수 있다. 이를 통해 실행 시간을 크게 단축하면서 CPU와 동일한 정확도를 유지하고, 엔지니어가 짧은 시간 내에 수백 가지 설계 변형을 평가할 수 있다.

4.2 SPH의 국소 입자 정밀화

Smoothed Particle Hydrodynamics(SPH)는 기어 윤활 또는 물 튀김 문제에 유용하지만, 계산 영역 전체에 입자를 촘촘히 배치하면 비용이 많이 든다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510에서는 Local Particle Refinement(국소 입자 정밀화)을 도입했다. 고해상도가 필요한 영역(블록, 실린더, 구 등)을 정의하면 소프트웨어가 해당 영역에서만 입자를 정밀화한다. 이를 통해 계산 비용을 크게 줄이면서 중요한 영역의 정확도는 유지할 수 있다.

5. 전기 모터(e-machine) 설계 지원

라디얼 플럭스 모터(Radial flux machines)는 전기 모터 시장의 95% 이상을 차지한다. 이전에는 전자기(EMAG) 소프트웨어와 열/CFD 소프트웨어 간의 시뮬레이션 과정이 단편화되어 있었다.

이제 Simcenter Data eXchange(SCDX) 파일 형식을 통해 모터 설계를 직접 가져올 수 있다. 이 형식은 Simcenter 생태계의 모든 도구와 호환되며, CAD 및 물리 데이터가 원활하게 전달되어 전기 및 열 설계 팀이 효율적으로 동기화하여 작업할 수 있다.

6. Prometech와 함께하는 입자 시뮬레이션 확장

Simcenter STAR-CCM+에 내장된 SPH 기능 외에도, SDE Tech는 입자 시뮬레이션 및 고성능 컴퓨팅(HPC) 분야의 선도 파트너 Prometech의 전문 솔루션을 제공한다.

복잡한 자유 표면 유동(고점도, 화학 혼합)
큰 변형을 동반한 유체-기체-고체 상호작용
전용 GPU 플랫폼에서 초고속 해석 필요
이러한 특수 문제에 대해 Prometech 솔루션(Particleworks, Granuleworks)은 Siemens 생태계와 원활하게 통합되어 기존 메쉬 기반 방법으로는 어려운 물리적 과제를 해결할 수 있는 시너지를 제공한다.

Simcenter STAR-CCM+ 2510은 단순한 기능 업데이트가 아니라 성능 면에서의 도약이다. 수작업을 줄이고 최신 하드웨어 성능을 활용하여, 엔지니어가 기술적 복잡성을 경쟁력으로 바꿀 수 있도록 한다. SDE Tech는 Simcenter STAR-CCM+ 업그레이드 및 최적 활용을 지원할 준비가 되어 있다. 오늘 바로 문의하여 귀사의 디지털 전환 로드맵을 상담받으시길 바란다.

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