해석 분야
자동차 공조 시스템
Automotive air conditioning system
자동차 공조 시스템
Modelica를 이용하여 자동차 실내의 공조, 즉 온도, 습도, 공기 흐름 등을 관리하는 시스템을 모델링하고 해석할 수 있으며,
최적화하는 해석을 빠르고 쉽게 구현하는 것이 가능합니다.
Modelica를 이용하여 자동차 실내의 공조, 즉 온도, 습도, 공기 흐름 등을 관리하는 시스템을 모델링하고 해석할 수 있으며, 최적화하는 해석을 빠르고 쉽게 구현하는 것이 가능합니다.
자동차 공조 시스템의 주요 해석 모듈
열교환기 모듈
전기자동차를 포함한 자동차 공조 시스템에 사용되는 모든 열교환기 해석 가능
(루버핀/Offset핀/Dimple/쉐브론 형태의 열교환기 등 지원)
냉방·난방 Heat Pump 시스템 모듈
다양한 구성품 조합에 따른 해석 가능
자동차 실내 모듈
Cabin 모델에 대한 상세 모델 및 벤트 시스템, 공기 순환 및 배출 시스템 등에 대해서 객체 모델로 구현 가능
공조 시스템의 열교환기 착상과 제상에 대한 해석 모듈
난방해석에서 착상과 제상에 대한 해석 가능
복잡한 사이클 해석 방법
Four-Way Valve를 통한 역방향 Cycle (동일 열교환기에서 증발기와 응축기의 기능 전환 : 제상 해석)구현 가능
에너지 소비 최적화
빠른 해석으로 조건에 따른 Heat Pump 성능 최적화 구현
상용 라이브러리 활용
Thermal-Fluid 라이브러리와 TIL 라이브러리에는 열전달, 유체역학, 에너지 시스템 관련 라이브러리가 잘 갖춰져 있으며,
이를 통하여 자동차 공조 시스템을 정확하게 모델링할 수 있음
냉장 시스템 및 Heat Pump
다양한 가정용과 산업용 냉장고 및 Heat Pump 시스템의 모델링, 설계, 분석 및 최적화가 가능합니다.
특히, 공기-물 히트 펌프의 결빙 및 해동 또는 세탁 건조의 흡착 프로세스와 같은 복잡하고 매우 역동적인 프로세스에 대한 모델링과 시뮬레이션이 가능합니다.
가정용 냉장 시스템 및 히트 펌프
에어컨
복잡한 Heat Pump
공간 난방용 Heat Pump
온수용 Heat Pump
공기 조화 시스템
냉장고
냉동고
세탁 건조기
복잡한 Heat Pump
난방해석에서 착상과 제상에 대한 해석 가능
복잡한 사이클 해석 방법
Four-Way Valve를 통한 역방향 Cycle 제어
(동일 열교환기에서 증발기와 응축기의 기능 전환 : 제상 해석)구현 가능
산업용 냉장 및 히트 펌프
슈퍼마켓
산업용 냉장 시스템
대형 히트 펌프
슈퍼마켓, 산업 공정(예: 압축 공기 냉각) 또는 산업 및 주거 지역 난방 시스템에 적용하기 위한
대규모 냉장 시스템과 히트 펌프에 대한 모델링 및 시뮬레이션이 가능하며,
이러한 냉장 시스템과 히트 펌프는 종종 여러 냉매가 있는 다단계 압축기 또는 캐스케이드를 사용하는데, 이런 해석 역시 가능합니다.
소용량 플랜트와 달리 이러한 시스템은 종종 맞춤형 설계에 통합된 복잡한 구성 요소를 사용하기 때문에
무엇보다도 모델 기반 설계 최적화를 수행해야 하고, 필요한 제어 모델을 이용한 모델링 및 해석을 해야 합니다
건물 에너지 시스템
Building Energy System
건물 에너지 시스템
Modelica Building / ThermoSysPro / TLK-Thermo의 TIL / XRG Simulation의 HVAC / Human Comfort / FluidDynamics 라이브러리들은
OpenStudio 및 EnergyPlus(에너지 플러스)와 연동하여 건물 에너지 해석을 할 수 있다는 큰 강점을 제공합니다.
Modelica Building / ThermoSysPro / TLK-Thermo의 TIL / XRG Simulation의 HVAC / Human Comfort / FluidDynamics 라이브러리들은 OpenStudio 및 EnergyPlus(에너지 플러스)와 연동하여 건물 에너지 해석을 할 수 있다는 큰 강점을 제공합니다.
건물 에너지 소비 분석
Modelica Building 라이브러리를 사용하여 건물의 에너지 소비를 예측할 수 있습니다.
이를 통해 건물의 난방, 냉방, 조명, 공조 시스템 등의 에너지 소모를 모델링하고, 다양한 조건에서의 에너지 효율성 평가 가능
열적 성능 분석
건물 내부의 온도 분포와 열전달을 해석하여,
건물 외부와 내부의 온도 변화, 태양 복사, 외부 기후 조건 등을 고려한 건물의 열적 성능 평가가 가능합니다.
공조 시스템 해석
건물 내의 공조 시스템(히터, 에어컨, 환기 시스템 등)의 동작을 모델링하여 온도와 습도 제어를 최적화합니다.
또한, 공기 흐름과 에너지 소비를 분석하여 효율적인 공조 설계에 도움을 제공합니다.
HVAC 시스템 최적화
난방, 환기, 공기조화(HVAC) 시스템의 성능을 평가하고 최적화할 수 있습니다.
Modelica는 시스템의 다양한 요소(예: 열원, 팬, 덕트 시스템 등)의 상호작용을 모델링할 수 있으며, 효율적인 설계를 지원합니다.
태양광 및 자연환기 시스템
태양광 발전 시스템과 자연환기 시스템의 성능을 시뮬레이션하여, 건물의 에너지 소비를 감소시키는 방법을 제시할 수 있습니다.
Plant 에너지 시스템
Plant Energy System
Plant 에너지 시스템
Modelica의 ThermoSysPro는 EDF(프랑스 전력 공사)에서 개발한 오픈소스 라이브러리로,
열 및 에너지 시스템의 동적 모델링과 시뮬레이션을 위해 만들어졌습니다.
발전소(화력, 원자력, 바이오매스, 태양열 등), 지역난방 네트워크, 산업용 열 공정 등을 정확하게 시뮬레이션할 수 있도록 설계되어 있습니다
ThermoSysPro의 주요 특징
물리 기반 모델
모든 구성요소는 열역학, 유체역학, 열전달 법칙에 기반한 1차 미분 방정식으로 구성되어 있습니다.
따라서 정확도와 예측성이 매우 높습니다.
1상 및 2상 유동 지원
단순한 물 흐름 뿐만 아니라, 물-증기 두 상이 동시에 존재하는 시스템도 모델링 가능합니다.
(예: 보일러, 증기 발생기, 응축기 등)
다양한 컴포넌트 제공
약 100개 이상의 모델 요소 포함
(보일러, 열교환기, 펌프, 터빈, 밸브, 파이프라인, 제어기 및 측정기, 연소 시스템 등)
다양한 에너지 시스템 모델링
화력 발전소, 원자력 발전소, 태양열 시스템, 바이오매스 발전, CHP (Combined Heat and Power), 지역난방 시스템
항공기 에너지 시스템
Aircraft Energy System
항공기 에너지 시스템
유럽에서는 항공기 에너지 해석에 있어, Modelica 라이브러리를 자체적으로 개발하여 해석에 사용합니다.
즉, Modelica를 연구하면 독자적인 항공기 에너지 시스템에 대한 열/유체 해석에 대한 차별화된 라이브러리 개발이 가능하다는 것이며,
이는 Modelica가 다양한 시스템을 통합하고 분석할 수 있는 모델 개발에 매우 적합한 도구임을 입증하는 것입니다.
이와 유사한 라이브러리는 독일 항공우주센터(DLR)에서 개발한 “ThermalFluid Stream”라이브러리가 있으며,
시뮬레이션랩은 이에 대한 다양한 모델링 경험 및 내부 해석 기법을 이해하고 있어 다양한 응용이 가능합니다.
Modelica를 이용한 항공기 에너지 시스템 해석 분야는 크게 다음과 같은 영역을 포함합니다.
공기 사이클 시스템 (Air Cycle Systems)
항공기의 공기 압축 시스템은 다양한 하위 시스템에 에너지를 공급하는 중요한 부분입니다.
이 시스템은 항공기의 압축 공기 시스템이 어떻게 작동하는지, 예를 들어, 엔진을 통해 유입되는 고온/고압의 공기가 압축기/터빈을 통해
다른 시스템(예: 비상 시스템, 냉각 시스템 등)에 어떻게 전달되는지를 해석할 수 있습니다.
열 관리 시스템 (Thermal Management Systems)
항공기 내부의 온도와 습도를 유지하는 것은 승객과 승무원의 편안함 및 항공기 성능에 중요한 영향을 미칩니다.
Modelica를 사용하여 항공기의 열 관리 시스템을 모델링하고, 엔진의 열 부하나 공조 시스템의 효율성을 최적화할 수 있습니다.
배터리 및 에너지 저장 시스템 (Battery and Energy Storage Systems)
최근에는 전기 항공기나 하이브리드 항공기의 개발이 활발히 이루어지고 있습니다. Modelica는 항공기 내 배터리와 같은
에너지 저장 시스템의 모델링과 성능 분석으로 다양한 Modelica 라이브러리 기술을 종합하여 확장할 수 있습니다.
재생 에너지 시스템
항공기 내 재생 에너지 시스템 (예: 태양광 패널을 이용한 전력 생성 시스템)을 모델링하여 에너지 효율을 높이고,
연료 소비를 줄이는 해석 기술을 적용할 수 있습니다.
원자력 에너지 시스템
Nuclear energy system
원자력 에너지 시스템
미국 ORNL에서 개발한 Modelica Transform 라이브러리는
원자력 시스템의 성능, 안전성 및 효율성 등을 분석하고 최적화하는데 중요한 역할을 할 수 있습니다.
이 라이브러리를 이용한 원자력 해석은 원자력 발전의 시스템 구성 요소들이 어떻게 상호작용하는지,
그리고 이러한 상호작용이 에너지의 성능과 안전성에 미치는 영향도를 평가할 수 있습니다.
시뮬레이션랩은 이에 대한 다양한 모델링 경험이 있습니다.
핵반응로, 열전달 시스템, 냉각 시스템, 전력 시스템, 안전 시스템 등을 포함한 다분야 해석이 가능합니다.
핵반응로 모델링
핵반응로는 연료에서 방출된 열에 의해 운영됩니다. Modelica Transform을 사용하면 핵반응로에서 발생하는 열과 그 열을 냉각수로
전달하는 과정을 모델링할 수 있습니다. 이때 핵반응로 내에서 열의 분포와 열전달 효율성을 분석하여 최적화할 수 있습니다.
열전달 및 냉각 시스템
냉각 시스템은 원자력 발전소에서 핵반응로의 과열을 방지하고, 효율적으로 열을 제거하는 중요한 역할을 합니다.
Modelica Transform을 사용하여 열전달 모델과 냉각수 흐름을 시뮬레이션하고, 냉각 효율을 최적화할 수 있습니다.
이를 통해 냉각 시스템의 최적화와 함께 냉각수의 흐름 및 온도 분포를 정확히 분석할 수 있습니다.
원자력 발전소의 전력 시스템
전력 변환 시스템 및 전력 분배 시스템을 모델링하여 발전소의 효율성, 전력 수급 및 예측 시스템을 최적화할 수 있습니다.
Modelica Transform을 이용한 시뮬레이션을 통해 전력 출력, 에너지 변환 효율성 및 전력 소비를 분석하고 최적화할 수 있습니다.
안전성 및 사고 시나리오
원자력 발전소에서의 사고 시나리오 분석은 매우 중요합니다.
Modelica Transform을 사용하면 비상 상황에서 발생할 수 있는 시스템 오류(예: 냉각 실패, 압력 과다 등)와
그에 대한 시스템의 반응을 예측할 수 있습니다. 이 모델을 통해 사고 대응 시스템을 평가하고, 안전성을 개선할 수 있습니다.
수소 에너지 시스템
Hydrogen energy system
수소 에너지 시스템
H2의 저장 및 분배
주유소 개념 및 주유 프로세스
모델 기반 설계 및 성능 분석을 활용하여 수소 충전소 시스템의 시스템 토폴로지와 운영 전략을 비교, 평가 및 최적화합니다.
이를 위해 TIL Suite 와 수소 전용 Add-On HydrogenEnergySystems 의 구성 요소 모델을 활용합니다 .
고객을 위해 수행하는 분석의 몇 가지 예는 다음과 같습니다.
하위 시스템의 모델 기반 예측(예: H2 예냉(온도 및 냉각 용량) 또는 저장 용량)
튜브 트레일러 및 차량 보관 시스템의 하역 및 적재 프로세스 분석
급유소 개념 분석 (예: 캐스케이드 급유 대 부스터 급유)
주유소 저장 시스템 연료 보급을 위한 운영 전략 분석
주유소의 전력 및 에너지 수요 분석
주유소 및 차량 저장 탱크의 급유 과정 중 열적 거동 분석
H2의 생산 및 응용
TIL의 시스템 모델을 사용하면 다음과 같은 하위 시스템을 표현할 수 있습니다.
다양한 유형의 FC 스택
양극 및 음극 경로의 주변 구성 요소
냉각 회로
이러한 하위 시스템 간의 상호 작용
공정 시스템
Process System
공정 시스템
발전소, 폐수 처리 시설, 대기내의 이산화탄소 직접 포집(DAC) 및 건조 공정 동적 모델링 및 시뮬레이션 분야에서 최적의 솔루션을 제공합니다.
발전소
발전소 동적 거동 시뮬레이션
독일 TLK-Thermo와 XRG Simulation에서 개발한 소프트웨어 라이브러리 ClaRa+를 사용하여 발전소에 대한 동적 거동 시뮬레이션을 하고,
발전소 운영에 대한 잠재적인 문제점들을 해결합니다.
예를 들어, 복잡한 화석 연료 발전소 공정을 모델링하여 CO2 포집 및 제어 가능성에 대한 에너지 평가를 수행할 수 있습니다.
직접 공기 포집(DAC)
대기 CO2 포집 공정 분석
DAC 공정은 대기 중 CO2를 포집합니다. 미래에는 대기에서 포집된 CO2가 공정 엔지니어링 등에 활용될 것으로 예상됩니다.
고객사의 다양한 직접 공기 포집(DAC) 공정을 모델링하고 해석을 수행하여 관련 문제를 해결합니다.
다양한 전체론적 개념과 설계를 비교 및 평가하는 동시에,
흡착재에 대한 CO2 및 기타 방해 물질의 흡착 및 탈착등과 같은 공정의 세부적인 측면도 고려합니다.
건조 공정
확산, 흡착 및 증발 모델링
많은 공정(Process) 공학 분야에서 건조 공정 설계는 핵심 과제입니다.
시뮬레이션을 활용하면 설계 공정을 가속화하고, 일반적으로 에너지 집약적인 건조 공정의 효율 개선 가능성을 발견할 수 있습니다.
TLK Thermo는 배터리 전극 건조부터 하수 슬러지 건조, 세탁물 건조까지 다양한 건조 공정 모델링 경험을 보유하고 있습니다.
공정에 따라, 고객을 위해 개발하는 모델에는 확산 및 흡착 공정뿐 아니라 과열 수증기를 이용한 직접 증발 공정도 포함할 수 있습니다.
Dymola·OpenModelica 해석 자동화
Automation of Dymola·OpenModelica simulation
Dymola·OpenModelica 해석 자동화
Dymola 해석 자동화 해석
생성된 Dymola 모델을 Dymola에서 직접 띄우지 않고, Excel를 이용하여 해석하는 기술로써,
Dymola 모델이 package 형식으로 제공되면, 사용자는 Dymola를 몰라도 메뉴를 이용하여 다양한 해석을 수행할 수 있습니다.
모델의 계층 구조를 시각적으로 볼 수 있으며, 입력/출력 변수 자동화를 지원하므로, 사용자가 Excel에서 입력/출력 변수 지정이 가능합니다.
해석후에 여러 결과 파일들에 대해서, 단일 결과 검토/다중 결과 검토가 가능합니다.
OpenModelica 해석 자동화 해석
생성된 OpenModelica 모델을 OpenModelica에서 직접 띄우지 않고, Excel를 이용하여 해석하는 기술로써,
OpenModelica 모델이 package 형식으로 제공되면, 사용자는 OpenModelica를 몰라도 메뉴를 이용하여 다양한 해석을 수행할 수 있습니다.
모델의 계층 구조를 시각적으로 볼 수 있으며, 입력/출력 변수 자동화를 지원하므로,사용자가 Excel에서 입력/출력 변수 지정이 가능합니다.
해석후에 여러 결과 파일들에 대해서, 단일 결과/다중 결과에 대한 고급 Plot 기능을 자체 제공하므로 다양한 비교 검토가 가능합니다.
FMI·FMU 해석 자동화
Automation of FMI/FMU simulation
FMI·FMU 해석 자동화
FMI 해석 자동화 Excel 프로그램은 아래와 같은 다양한 기능을 제공하여,
사용자가 편리하게 FMU을 해석하고 배포할 수 있게 구성되어 있습니다
생성된 FMU에 대한 변수 편집 기능 제공 (FMU 재생성 가능)
FMU 모델내의 변수 계층 구조를 시각적인 Tree 구조로 제공하여, 입력/출력 변수를 자유롭게 선택 가능
입력/출력 변수에 대한 자동화 지정 가능하여, FMU파일을 읽어 들이는 순간, 입력/출력 자동 분류 및 보기 제공
모델 개발자가 다양한 FMU 모델을 묶은 Package 형태로 사용자에게 공유하고, 사용자는 이 Package의 FMU들을 자유롭게 선택 및 해석할 수 있음
(Tool내에서 다양한 Package에 대해 사용자가 직접 인터페이스를 생성할 수 있는 환경을 제공하므로, 모델 배포 및 해석에 있어 매우 편리함)
가변 time-step 적용 등과 같은 다양한 Option를 이용하여 해석 수행 가능
생성되는 결과 파일에 대해서 변수의 계층 구조를 시각적으로 볼 수 있으며, 계층 구조에서 원하는 변수의 선택 가능
해석후에 여러 결과 파일들에 대해서, 단일 결과 검토/다중 결과 검토 가능
시스템 해석 후에 p-h diagram과 다양한 그래프 생성 및 사용자 지정 animation 해석 가능
CFD·FEA 해석 자동화
Automation of CFD/FEA simulation
CFD·FEA 해석 자동화
1) 해석 자동화 프로세스
Clean-up 과정을 거친 CAD 상에 parameter를 자동으로 입력된 CAD를 준비만 하면 동일한 품질의 해석 결과를 얻을 수 있습니다.
이미 설계되어 준비된 자동화 프로세스를 통해서 “Pre-processing” & “Post-processing”이 자동으로 진행됩니다.
제품의 초기 개념부터 제조 설계 및 생산에 이르기까지 많은 단계가 있습니다.
FEA 시뮬레이션은 현대 엔지니어링에서 필수적이고 차지하는 비중이 더욱 커지고 있습니다.
저희의 주력 소프트웨어인 CAENexus는 CAD에서 Solver 해석까지의 과정을 간소화하여
더 나은 제품을 더 빠르고 저렴하게 만들 수 있도록 완벽한 프로세스를 제공합니다.
제품의 초기 개념부터 제조 설계 및 생산에 이르기까지 많은 단계가 있습니다.
FEA 시뮬레이션은 현대 엔지니어링에서 필수적이고 차지하는 비중이 더욱 커지고 있습니다.
저희의 주력 소프트웨어인 CAENexus는 CAD에서 Solver 해석까지의 과정을 간소화하여 더 나은 제품을 더 빠르고 저렴하게 만들 수 있도록 완벽한 프로세스를 제공합니다.
2) 해석 자동화 프로세스의 필요성
설계 엔지니어가 안심하고 시뮬레이션을 시작할 수 있도록 지원합니다.
설계 엔지니어가 설계 과정의 모든 단계에서 신뢰할 수 있는 시뮬레이션을 시작할 수 있고 시뮬레이션 도구에 직접 접근할 수 있을 때,
설계 엔지니어는 효율적이고 시기 적절하게 제품에 대해서 분석/이해할 수 있습니다.
문제 조기 발견
프로토타입 수 감소
더 혁신적인 디자인
재작업 감소
이런 장점에도 불구하고, 실제로 설계 엔지니어는 시뮬레이션을 체계적으로 사용하지 못하고 최대의 이점을 얻지 못하는 경우가 너무 많습니다.
그 이유는 시뮬레이션 도구에 대한 직접적인 접근은 종종 다음과 같은 이유로 인해서 제한적이게 됩니다.
시뮬레이션 전문 지식의 부족
시뮬레이션 도구의 복잡성으로 인한 진입 장벽이 높음
새롭게 배우기에는 시간이 너무 오래 걸립니다.
일반적인 해석 자동화는 가능합니다. 다만 수 많은 프로그래밍 작업과 자동화 script들이 동반됩니다.
단순한 설계 변수로 인한 형상 변경은 가능합니다. 그러나 다양한 변수들의 조합 및 복잡한 형상에 적용하기는 쉽지 않습니다.
3) CAENexus의 독창성
CAD model / Translation / CAD Clean-up 과정이 CAENexus 해석 자동화로 대체될 수 있습니다.
4) CAENexus 만의 “Abstract Model” 기술
예측 가능한 형상 변경에 대해서는 가능할 수도 있습니다.
그러나 다양한 변수 적용, 복잡한 형상에서는 매우 어렵습니다.
CAENexus는 “Abstract Model”을 통해서 복잡한 형상에도 대응 가능하고 다양한 변수를 적용하여 해석 결과 비교를 가능하게 해줍니다.
몇일 만에 더 쉽고 빠르게 구현이 가능합니다.
“Abstract Model” 활용을 통해서 더 쉽고 빠르게, 더 강력하고 정확한 해석 자동화를 구축할 수 있습니다.
더이상 복잡한 script들을 만들지 않아도 됩니다.
또한 과도하게 많은 프로그램 제작 및 변경이 필요하지 않습니다.
이미 만들어진 CAENexus의 해석 자동화 플랫폼에서 복잡하거나 다양한 해석 자동화를 사용하기만 하면 됩니다.
5) CAENexus 해석 자동화의 프로세스
6) CAENexus Post Processing 자동화의 프로세스
7) CAENexus의 프로그램 확장성
모든 산업분야 설계/제품 개발에 사용되는 CAD 프로그램 & 주요 CFD 해석 Solver 사용 가능
새로운 CAD 및 Solver와 연결도 추가 개발 과정을 거쳐서 사용 가능
CAENexus와 연계해서 해석 자동화 플랫폼을 구축할 수 있습니다.