우주 기반 연결 서비스의 확산
● 복원력 및 다계층 아키텍처 (Resiliency & Multilayered Architectures)
- 재밍(jamming), 스푸핑(spoofing), 사이버 공격 등 위협의 증가
- 복원성과 서비스 연속성을 위한 다중 궤도 아키텍처 구성
2025년, 미 우주군(Space Force)은 복원력 있는 네트워크 강화를 위해 100개 이상의 위성을 추가 배치할 계획
● 고속 전송 및 안전한 통신 (High-Throughput and Secure Communications)
- 글로벌 광대역 통신, C6ISR*, 보안 연결에 대한 수요 증가
- 위성 간 링크 및 소프트웨어 정의 탑재체의 확산
미 우주군, 새로운 복원형 GPS 소형위성을 개발할 4개 업체 선정
● 경쟁, 혼잡, 제약된 주파수 자원 (Contested, Congested, and Constrained Spectrum)
- 운영 역량 유지의 중요성 증대
- 적응형 주파수 도약 기술 및 AI 기반 신호처리 기술의 발전
애플, 아이폰 위성 서비스 확대를 위해 글로벌스타(Globalstar)에 15억 달러 투자
과부하에 직면한 시스템: 트래픽, 조정, 복원력
공통과제
궤도 정밀도: 다중 궤도 위성군의 조정에 따르는 비용 및 복잡성
우주 환경 위험 및 사이버 위협에 대한 복원력 확보: 예기치 못한 챌린지에 대비한 충분한 여유 설계 필요
전력 및 신호 강도 관리: 위성 기반 접속 지점을 통한 대용량 직접 사용자 트래픽 처리
통신을 위한 솔루션
고객 추천사
“Ansys는 우리가 탑재체의 발사 및 우주 환경 생존 가능성을 이해하는 데 있어 핵심적인 역할을 합니다.
그 덕분에 우리는 설계를 매우 빠르게 반복할 수 있고, 첫 금속 부품을 가공하기 전부터 임무 수명 전체를 버틸 수 있을 것이라 상당히 확신할 수 있는 결과물을 확보할 수 있습니다.”
- Aaron Quan, CesiumAstro 기계공학 수석 매니저
CesiumAstro는 소프트웨어 정의 방식의 위상 배열 통신 시스템을 우주 및 항공 플랫폼용으로 설계·제조하는 기업입니다.
우주 통신 솔루션
솔루션 제품
운용 정의 및 시스템 아키텍처 설계
실행 가능한 아키텍처 기반 설계
● 도전과제
- 행동 모델과 시뮬레이션 운영 환경 간의 상호작용을 생성 및 평가하여 임무 결과를 예측하고 시스템 성능을 분석할 필요가 있음
- 분석 작업을 자동화하고, 센서 시스템의 종단 간(end-to-end) 결과를 반복 가능하게 생성할 수 있는 능력 필요
● 솔루션
- 디지털 운영 환경 전반에서 명시적이며 스레드 세이프한 시간 조율을 통해 시스템 간 시뮬레이션 오류를 제거하고 정확한 분석 보장
- 위임 아키텍처는 상태 머신 전이와 운영 환경 이벤트 간의 일대일 관계를 완전히 사용자 정의할 수 있도록 지원함
- 모델링된 시간 이벤트, 변경 이벤트, 호출 이벤트, 신호 이벤트 및 효과와 함께 사용자 정의 분석 툴 코드를 실행
● 이점
- 시스템 운영 환경 내 성능과의 관련성을 분석하고 행동 모델을 개선함으로써 디지털 프로토타입의 정확도 향상
- 상세 분석과 복잡한 계산 흐름을 통해 초기 개념 연구를 지원하는 사용자 정의 정확도 수준 포함
- 다양한 임무 시나리오에 걸쳐 원하는 결과를 위한 하위 시스템 기반의 자동화된 의사결정 프로세스를 검증
솔루션 제품
RF 통신
위상 배열 안테나 구성
● 도전과제
- 정교한 빔포밍 및 조향 기술을 통해 방사 전력 분포를 정밀 제어할 수 있는 유연한 안테나 시스템 개발
- 위성과 지상국 간 신뢰성과 효율성을 갖춘 고이득 통신 솔루션 설계
- 통합 용이성과 경량화를 우선시하면서도 성능을 저해하지 않는 컴팩트하고 저형의 안테나 설계
● 솔루션
- 업계 표준인 전자기(EM) 시뮬레이션을 활용한 안테나 시스템의 정밀한 3D 전자기 모델링
- Ansys HFSS는 다양한 형상 및 전력 요구 조건에 맞는 안테나 배열 구조를 신속하고 효율적으로 합성하기 위한 전문 솔루션 제공 (3D 구성 배열 DDM)
- 고급 자동화 기능을 통해 안테나 튜닝, 최적화, 빔포밍 및 조향을 원활하게 수행 가능 (유한 배열 빔 계산기 사용)
- 병렬 고성능 컴퓨팅(HPC)을 적용하여 설계 합성 주기 단축
● 이점
- 반복적인 프로토타입 제작 및 평가에 소요되는 시간과 비용을 줄여 설계 비용 최소화
- 개발 초기 단계에서 신뢰성 높은 설계를 확보하고, 시뮬레이션 모델에 빠르게 변경 사항 반영 가능
송수신기 무선 주파수(RF) 설계
● 도전과제
- 넓은 대역폭 튜닝, 강력한 프론트엔드 필터링, 효율적인 회로를 포함하여 드롭아웃을 최소화하고 전력 효율을 높이며 배터리 수명을 연장할 수 있는, 이득과 감도, 선택도가 뛰어난 고성능 수신기 설계
- 고차 필터 설계 시 전자기 간섭을 최소화하고, 손실이 적은 안테나 급전 네트워크를 개발하며, 밸런스형 전력 증폭기 설계를 통해 신호 열화를 조기에 완화하여 안테나 시스템 성능 최적화
- 전자기 간섭이 적은 고차 필터를 빠르게 최적화하고, 저손실 안테나 급전 네트워크를 설계하며, 최적화된 밸런스형 전력 증폭기를 통해 신호 품질 저하를 조기에 해결
● 솔루션
- 송신기 및 수신기 구성 블록에 대한 정밀한 3D 전자기 모델링을 통해, 3D 및 회로 요소 간 상호작용을 고려한 HFSS 3D 기반 레이아웃 중심 조립 지원
- Ansys HFSS Solvers를 활용하여 송수신 대역의 복잡한 분산형 필터, 기업형 피드 네트워크, 위상 천이기, 전력 증폭기 등을 설계
- Ansys Synmatrix Technologies의 최신 강화 학습 기반 AI 최적화 기법을 활용한 필터 합성과 고급 AI 기반 설계 최적화 수행
● 이점
- 목표 환경에서의 전체 송수신기 성능을 예측 가능
- 프로토타입 감소, 반복 설계 시간 단축, 성능 목표 및 출시 일정 준수 등을 통해 효율적이고 비용 효과적인 안테나 설계 촉진
위성 안테나 배열 플랫폼 통합
● 도전과제
- 고이득 및 정밀 조향 기능을 유지하면서, 부피가 큰 도파관 안테나를 컴팩트하고 저형의 안테나로 교체
- 동일한 위성 플랫폼에 설치된 서로 다른 주파수 대역(예: 기상, SATCOM, GPS 등)의 안테나 간 공존 지원
- 위성 플랫폼이 안테나 성능에 미치는 영향을 예측
● 솔루션
- Ansys Discovery를 활용한 복잡한 CAD의 EM 시뮬레이션 준비 및 단순화 (CAD 독립적 환경)
- Ansys HFSS의 자동화되고 병렬화된 안테나 배열 솔루션(3D Components DDM) 활용
- Ansys HFSS 하이브리드 솔버(FEM 및 SBR+) 및 연결된 필드 솔루션을 적용하여 대형 플랫폼에 설치된 안테나 통합 수행
- EMIT을 활용한 설치형 안테나 및 무선 장비에 대한 공존 분석
- 위성 구성 내 안테나 위치의 최적화 수행
● 이점
- 다양한 시나리오(예: 저지구 궤도)에서 위성과 안테나 전체 성능을 예측 가능
- 초기 설계 반복 단계에서 고충실도 모델을 생성함으로써 테스트 비용 절감
- Ansys HFSS와 STK 간의 매끄러운 통합을 통한 디지털 임무 엔지니어링 대비: 부품–시스템–임무 간 연결성 지원
위성을 위한 EMI/EMC
● 도전과제
- 우주 EMI 저감: 우주에서 발견되는 고이온 환경은 전자 시스템의 성능을 저하시킴. 완화 솔루션은 외부 소스로부터 전자 장비를 차폐하는 데 초점을 둠
- 누화(Crosstalk): 우주선 내의 대형 케이블 하네스는 외부 방사선에 취약함. 이러한 신호 전송 시스템의 접지 및 차폐는 정밀하게 설계되어야 함
● 솔루션
- 정확한(Accurate) 버스 및 탑재체의 기하 구조와 케이블을 함께 고려한 시뮬레이션은 방사선에 민감한 장치를 식별하는 데 중요함. Ansys EMC Plus™는 우주선 내 케이블 모델링을 통해 선택된 차폐가 효과적인지 확인
- 빠른(Fast) 유한 시간 영역 메싱 기법을 통해 우주선 내를 전파하는 펄스 방사선을 모니터링하고 와이어 하네스에 결합되는 현상을 시뮬레이션
- 통합(Integrate): 안테나 방사기와 보드를 위한 Ansys HFSS™ 솔루션을 전체 시스템 모델에 통합하여 신속하고 신뢰할 수 있는 결과 제공
● 이점
- 배치 전 충분히 이른 시점에 문제를 발견: EMI/EMC 테스트는 비용과 시간이 많이 드는 작업이므로, 시뮬레이션을 통해 설계 초기에 문제를 파악하고, 실내 범위 테스트를 빠르고 문제 없이 수행 가능
위성용 PCB 전자장비 신뢰성
● 도전과제
- 주요 차량 전자 모듈에 대해 지정된 기준에 따른 가상 신뢰성 테스트 수행
- 발사 및 궤도 운용 중의 다양한 환경 조건에 노출된 전자 부품에 대한 평가를 포함한 혹독한 환경 조건 대응
- BGA, QFN 및 기타 패키지에서 발생하는 고장 원인 분석 (열 사이클링, 기계적 충격, 진동 등으로 인한 문제)
● 솔루션
- 내장된 부품, 재료, 적층, 패키지, 솔더 라이브러리를 활용한 빠르고 고충실도의 모델 생성
- 다양한 환경 조건에 노출된 전자 부품이 포함된 PCB에 대한 내장형 신뢰성 예측 기능 제공
- Ansys Sherlock 및 Workbench/Mechanical을 활용한 PCB 및 인클로저의 시스템 수준 분석, 기계적 충격, 랜덤 진동 등 조건에 대한 검증 수행
● 이점
- 설계 반복 속도 향상 및 주요 설계 요소(부품 배치, 장착 위치, 적층 구조 등)에 대한 장단점을 빠르게 판단할 수 있는 역량 확보
- 물리적 테스트 요구 감소: 실제 시제품 제작 없이 테스트 모델을 생성하고 설계를 최적화할 수 있어, 비용과 시간 절감에 기여
위성 안테나 빔포밍
● 도전과제
- 기존의 기계식 조향 안테나(도파관 안테나)를 전자식 조향 안테나로 대체
- 데이터 속도, 신뢰성, 신호 품질, 채널 용량을 극대화하기 위한 고출력 안테나 시스템 필요
- 지상 이동 표적에 대한 정밀 추적 및 선택성 향상을 위한 적응형 빔 조향 및 성형
- 유지보수 및 부품 교체가 용이하도록 설계된 저형 안테나
● 솔루션
- 도메인 분할 기법 솔버를 활용한 위상 배열 안테나의 빠르고 정확한 설계
- "Finite Array Beam Calculator" 툴킷을 이용한 자동 빔 조향 및 성형
- 안테나 배열을 위한 내장 요소 패턴의 원활한 내보내기
- 궤도 위에서 지상 목표물과 통신하는 위성에 탑재된 안테나 배열의 단일 및 다중 빔 패턴 지정
● 이점
- 방사 패턴 제어와 효율적인 RF 전력 사용을 통한 사이드로브 누설 감소
- 메인 빔 분할을 통해 다양한 목표와의 통신 가능
- 간섭원에 빔 공백(null)을 지향하여 다중 안테나 모듈 간 간섭 감소
다중물리 및 위성 환경 영향
● 도전과제
- 태양광 패널 어셈블리의 신뢰성 있는 전개 (예: 발사 및 수명 주기 중 발생하는 열 이벤트, 진동/충격 영향을 견딜 수 있어야 함)
- 위성 임무에서 태양의 영향/효과를 추적
- 진공 우주 환경에 배치된 안테나 및 RF 부품의 정상 작동을 예측. 위성 장비는 과열, 응력, 온도 구배로 인한 예상치 못한 팽창을 방지하기 위해 정밀한 열 제어가 필요함
● 솔루션
- Ansys STK 및 Ansys Speos 연동을 통해 태양과 그것이 위성에 미치는 영향 추적
- 진동 및 충격 해석을 위해 Ansys Structures(예: 기계) 제품군 구현
- Workbench 또는 AEDT에서 Ansys 솔버를 사용하여 다중물리 해석 수행. 전자기, 열, 구조, 유체 시뮬레이션 간의 양방향 연계를 가능하게 함
● 이점
- 설계, 제작, 발사 및 정보 위성 유지 관리를 위한 고충실도 솔루션
- 미션 수준 통합 도구로서 Ansys 구성요소는 설계, 제작, 전개, 운용 등 제품 수명 주기의 모든 단계에 사용 가능
- 하나의 소프트웨어 설계 환경 내에서 시스템, 우주, 리스크 및 신뢰성 분석, 비행 역학, 전자기, 구조, 통신 및 열 요구사항을 예측 가능
우주 환경에서의 RF 성능
● 도전과제
RF 멀티팩션(multipaction)과 RF 방전은 위성 통신 시스템에서 중요한 신뢰성 문제이며, 고출력 RF는 전자 가속 현상을 유발할 수 있음
- 신호 열화: RF 멀티팩션과 RF 방전은 전력 손실, 잡음 증가, 신호 장애를 일으켜 시스템 신뢰성을 저하시킴
- 효율 저하: 시스템 효율을 감소시키며, 이를 보완하기 위한 차폐 또는 재튜닝이 필요함
● 솔루션
- HFSS 멀티팩터 시뮬레이션은 전자 축적을 방지하고 멀티팩션 위험을 최소화하기 위해 재료 선택, 도파관, 증폭기, 안테나 등의 부품 최적화에 활용 가능
- HFSS RF 방전 툴은 가혹한 환경에서의 가스 방출을 고려하여 부품의 동작 전력을 예측하고, 이온화를 방지하는 데 도움을 줄 수 있음
● 이점
- 신뢰성 향상: 멀티팩션과 RF 방전을 억제함으로써 위성 신뢰성을 향상시키고, 장기적인 무정비 운용을 보장
- 신호 품질 개선: 멀티팩션과 RF 방전을 방지하여 신호 무결성을 유지하고, 더 명확하고 안정적인 통신 가능
- 고장 위험 감소: 멀티팩션과 RF 방전을 해결함으로써 고장 위험을 줄이고, 주요 시스템을 보호하며 임무 성공을 지원
임무 기반 안테나 성능 검증
● 도전과제
- 궤도상의 위성에 통합된 통신 시스템의 전체 임무 성능을 정확하게 예측
- 위성 배치 전 고충실도 송수신 안테나/센서 모듈을 설계하고 시뮬레이션
- 발사 전에 위성에 설치된 안테나의 성능을 우주 환경 영향을 고려하여 평가
- 종합적인 임무 평가를 위해 맞춤형 보고서 및 링크 버짓 분석을 생성
● 솔루션
- 부품 수준부터 전체 임무 지원까지 완전한 종단 간 시뮬레이션 수행
- 위성의 복잡한 CAD 형상 준비
- 고충실도 안테나 모델을 합성하기 위해 업계 표준인 Ansys HFSS-FEM 활용
- Ansys HFSS 하이브리드 솔루션(IE 및 SBR+)과 연동 필드 해석을 통해 위성에 설치된 안테나 성능 예측
- Ansys HFSS와 STK 간의 연동을 통해 임무 분석을 위한 통합 솔루션 제공. Ansys STK는 궤도 기동 및 가혹 환경 영향 계산을 포함한 위성 임무 계획에 고유한 해법 제공
● 이점
- 시뮬레이션 기반 설계 검증을 통해 고비용 프로토타입과 물리적 테스트 없이 임무 비용 절감
- 고충실도 부품 및 시스템을 포함한 전체 임무 성능 예측 가능
솔루션 제품
자유 공간 광통신
Ansys Lumerical을 활용한 LiDAR 및 SPAD 설계
● 도전과제
- LiDAR 시스템, 특히 SPAD 어레이를 사용하는 경우에는 작동에 상당한 전력이 필요함
- 빔 확산은 특히 장거리에서 LiDAR 시스템의 해상도 및 정확도를 저하시킬 수 있음
- 광학 부품의 왜곡은 거리 측정의 정확도와 포인트 클라우드의 해상도에 영향을 줄 수 있음
- 광학 간섭(cross-talk)은 거리 측정 정확도와 포인트 클라우드 품질을 저하시킬 수 있음
- 감도 및 신호 대 잡음비 문제가 정확도와 해상도를 저하시킬 수 있음
● 솔루션
- 레이저 소스, 광회로, 단일광자 검출기 등에서 발생하는 다중물리 효과를 포함하는 전체 시뮬레이션 툴 제공
- 광선 추적(ray optics) 및 마이크로미터부터 미터 규모까지의 다중 스케일 효과를 포함한 광학 시스템 설계 및 장면 분석
● 이점
- 비용 효율적인 시뮬레이션을 통해 물리적 프로토타입 제작을 줄일 수 있음
- 송수신 광전자, 공간 발산, 잡음 등을 분석하여 최적의 성능 달성 가능
- 산란광 및 환경 효과를 반영하기 위해 광선 추적기와의 상호 운용성 확보
광학 변조기 설계
● 도전과제
- 삽입 손실, 변조기 길이, 파이 위상 이동에 필요한 전압을 최소화
- 전기-광 대역폭 최대화
- 대상 응용 분야에 가장 적합한 재료 및 변조 기술 식별 (예: III-V vs. SiGe vs. 리튬 나이오베이트, 플라즈마 분산 효과 vs. 전계 효과 vs. 양자 구속 스타크 효과, 집중형 전극 vs. 진행파 전극 등)
● 솔루션
- 광 모드 프로파일, 유효 굴절률, 투과율을 시뮬레이션하고 최적화
- IV 곡선, 대역폭, 캐리어 밀도, 양자 우물 흡수를 시뮬레이션하고 최적화
- 유연한 워크플로우 내에서 전기, 열, 광 시뮬레이션 도구를 결합
- 포괄적인 다중물리 재료 데이터베이스 활용
● 이점
- 시뮬레이션 및 설계 도구를 활용해 제조 비용 및 시장 출시 시간을 단축
- 시뮬레이션 결과를 계측 결과와 연계하여 물리적 현상 설명 및 분석
- 차세대 광 트랜시버용으로 빠르고 컴팩트하며 손실이 적은 변조기 설계 가능
양자 광회로 시뮬레이션
● 도전과제
- 기존 양자 광학 실험은 칩 위에 집적해야 하는 거시적 요소들을 사용함
- 설계자는 기존 반도체 제조 인프라를 활용하면서 결함 허용도와 충실도를 현실적인 공정 오차 내에서 유지해야 함
- 모델은 물리적 설계 파라미터와 다입자 양자 상태 간의 연결이 필요함
● 솔루션
- 선형 양자 광회로는 양자 S-행렬로 특성화됨
- 회로는 충실도, 성공 확률, 최종 밀도 행렬 기준으로 특성화됨
- 비선형성은 비고전 광원 모델링을 통해 포함됨
● 이점
- Ansys 광 시뮬레이션 워크플로우에 직접 통합되어 회로를 소자 수준까지 시뮬레이션할 수 있음
- 제조 불완전성과 비고전 광원 입력을 고려하여 회로 성능을 특성화할 수 있음
- 사용자 정의 단위(unitary) S-행렬에 대해 자동 PIC 생성 가능
고출력 레이저에 대한 구조-열-광학(STOP) 해석
● 도전과제
고출력 레이저 빔의 에너지는 광학 부품에 흡수되어 심각한 열-기계적 응력을 유발하며, 이러한 응력과 온도는 레이저 빔 품질을 저하시킴
- 현실적인 운용 조건에서 고품질 레이저 빔을 달성하기 위해 광학 파라미터 최적화
- 엔지니어링 팀 간 협업 지원
● 솔루션
Zemax STOP 해석 워크플로우:
- 가장 까다로운 설계 기준에 맞춘 고성능 광학 시스템 설계
- 광학 성능에 미치는 영향을 실시간 시각화하며 옵토메카닉스 설계
- FEA 호환 형식으로 데이터 자동 캡처 및 내보내기
- 구조 및 열 시뮬레이션에서 도출된 FEA 결과의 직접적이고 정확한 가져오기 지원
● 이점
- 혁신 속도 가속화, 광학–기계 설계 및 구조–열 해석 간 상호작용 향상
- 기존에는 비현실적이거나 불가능했던 설계 평가 수행, 중요한 문제를 조기에 발견하여 재설계를 방지
- STOP 해석 소요 시간을 수주에서 수일로 단축하여 제품 시장 출시 속도 향상
- 프로토타입 제작 횟수 감소, 프로토타입 자원 절감 및 전체 비용 절감 효과 기대
솔루션 제품
검증 및 확인
개별 시스템 성능 기반의 체계 간 분석
● 도전과제
- 전체 임무 프로파일의 맥락에서 다양한 충실도와 복잡도를 가진 개별 시스템을 설계
- 설계된 시스템 모델과 임무 시뮬레이션 간의 연결성을 평가. 이는 시스템 운영자와 정보 분석가가 결과의 근본 원인을 분석하는 데 도움이 됨
● 솔루션
- 물리 기반 다중 도메인 지오메트리 엔진을 바탕으로 서로 다른 요소들을 하나의 통합 시스템으로 결합하고, 임무 효율성 척도를 분석
- 구성 요소와 시스템을 임무 수준 시뮬레이션에 연결하여, 개념 개발부터 훈련 및 운용 단계까지 결정적 영향에 대한 이해를 향상
● 이점
- 설계 시간과 구현 노력을 줄이고 리스크를 최소화하기 위해 맞춤형 재사용 가능한 워크플로우를 구성
- 임무 맥락 내에서 개별 시스템의 변화가 미치는 영향을 이해함으로써 더 나은, 더 빠른, 보다 효율적인 의사결정 지원
단일 가상 환경: 모든 물리 자산을 하나의 공간에 연결
● 도전과제
- 모든 자산을 전체 운용 맥락에 통합하는 종단 간, 반복 가능하며 고충실도 자동 분석 및 데이터 수집을 설계
- 플랫폼 간의 관계뿐만 아니라 시간 경과에 따른 주변 환경과의 관계를 분석
● 솔루션
- 복잡한 임무, 시스템 간 연동, 관련 자산을 모델링하기 위한 공통 시공간 좌표계를 제공
- 하드웨어, 소프트웨어, 인간-인더-루프(human-in-the-loop)를 지원하는 맞춤형 알고리즘을 수용할 수 있도록 유연하고 사용자 정의 가능한 소프트웨어 및 프로그래밍 인터페이스(API) 지원
- 사용자가 자산 매개변수를 설정하고 변경 사항을 추적하면서 전체 표현 모델과의 연결성을 유지할 수 있도록 데이터 기반 소프트웨어 제공
● 이점
- 다중물리 시뮬레이션 및 오케스트레이션을 지원하는 공통 프레임워크 제공
- 전체 엔지니어링 생애주기에 걸쳐 지속적인 디지털 스레드를 유지함으로써 전파된 변경사항을 개별 자산에 반영 가능
플랫폼 구조 및 동역학이 탑재체 성능에 미치는 영향 분석
● 도전과제
- 통신 시스템의 물리 계층을 설계하고, 차량 및 플랫폼 구조가 안테나 패턴, 안테나 배치, 신호 성능에 미치는 영향을 분석
- 통신 시스템 자산의 안테나 설계, 방향, 배치를 최적화하여 신호 끊김을 최소화하고 링크 손실에 대비한 계획 수립
● 솔루션
- 고충실도 모델링 및 분석을 통해 링크 버짓 보고서 및 그래프, 동적 신호 성능, 전파 환경, RF 제약 현상 등을 정밀하게 평가
- RIP, C/N, Eb/No, 주파수, BER 등 탑재체 성능 지표를 표 형식으로 정리하고 시각화
● 이점
- 모델링된 통신 시스템이 전체 시나리오 내에서 어떻게 작동하는지에 대한 더 완전한 그림을 제공
- 공학 수명 주기 초기에 탑재체 시스템 매개변수를 최적화함으로써 재설계 및 재계획을 줄일 수 있음
다중 도메인 동적 연결성 분석
● 도전과제
- 지속적인 통신 시스템을 분석하고, 우주, 지상, 해상, 공중 영역의 사용자에 대한 링크 버젯을 모니터링합니다.
- 활성 통신, 안테나 이득 패턴, 통신 단절을 시각화합니다.
● 솔루션
- 성능 기준(RIP, C/N, Eb/No, 주파수 및 비트 오류율 등)을 표로 정리하고 시각화합니다.
- 현실적인 구현: 유연한 빔 조향 및 N개의 목표물에 대한 널 스티어링이 가능한 위상 배열 안테나를 포함하여 수십 종의 안테나 유형을 구현합니다.
- 재밍 및 간섭 분석, 레이저 통신을 포함한 다양한 유형의 링크 버젯 분석을 수행합니다.
● 이점
- 다양한 객체 간, 그리고 다양한 시나리오와 환경에서의 통신 전반 성능을 예측합니다.
- 직접 통신 및 특정 링크 버젯 파라미터를 평가합니다.
- 예제 시나리오 및 단계별 튜토리얼을 통해 구축 시간을 단축합니다.
환경 영향으로 인한 통신 신뢰성 위험
● 도전과제
- 통신 신뢰성에 대한 취약성과 위험 요소는 대기, 지형, 장애물, 천체 등 환경적 요인에 의해 발생
- 실제 성능에 영향을 미치는 RF/EO 감쇠에 관련된 제약 조건 및 상태를 식별(Identify)
- 현실적인 시험 환경을 모델링하기 위해 사전 구축된 RF/EO 환경 또는 플러그인을 구현(Implement)
- 동적 환경 하에서 센서 성능의 복잡성을 입증(Demonstrate)
● 솔루션
- ITU 내장 및 외부 환경(비, 구름, 대기, 대류권, 이온층, 천체 영향 등)을 활용하여 성능 영향 계산
- 시계선(Line-of-Sight) 및 굴절 센서 성능 평가를 위해 3D 타일 기반의 지형 및 도시 모델 활용(Utilizes)
- 센서 데이터에 대한 동적 영향을 시각화하며, 수집 시스템과 표적이 영역 내에서 이동할 때 성능을 평가(Assess) (예: 흐려짐, 장애물, 태양차단 등)
● 이점
- 내장 및 사전 설정된 전파 모델을 통해 설계 시간 단축(Reduce)
- 사용자 정의 전파 모델, 도시 장면 구현(Implement)
- 센서 분석에 활용 가능한 전파 모델에 대해 산업 표준 충족(Meet)
제품 수명 주기 전 단계에 걸친 디지털 테스트 및 평가 (DTE)
● 도전과제
- 디지털 엔지니어링 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 시험 및 평가 활동의 효율성과 효과성을 향상.
- 상세 시험 계획을 수립 및 검증하고 시험 실행을 모니터링하며, 시험 후 결과를 신속히 분석하여 비용을 줄이고 재시험률을 감소시킴.
● 솔루션
- 정확한 모델링: 수집 시스템 및 시험 차량, 지상 및 환경 모델링, 시험 계획·실행·분석 전반에 걸친 워크플로우를 디지털/가상 시험 환경에서 수행.
- 유연한 도구: 고유한 시스템 데이터를 디지털 시험 환경에 쉽게 가져오기 위한 도구 제공.
- 모니터링: 시험 목표 달성을 위해 시험 실행을 실시간에 가깝게 추적하고, 필요 시 “실시간” 시험 중 조정 수행 가능.
● 이점
- 최대화: 시험 포인트 밀도를 높이고 시험 시 시간적·공간적 관계를 분석하여 재시험률을 줄임.
- 간소화: 데이터를 빠르게 처리하여 즉각적인 임무 통찰 제공.
- 성공률 향상: 시험 성공률을 높임.
- 가속화: 포괄적인 빠른 재생(quick-look) 분석을 통해 시험 성능 평가 속도 향상.
솔루션 제품
우주 기반 연결 서비스의 확산
● 복원력 및 다계층 아키텍처 (Resiliency & Multilayered Architectures)
- 재밍(jamming), 스푸핑(spoofing), 사이버 공격 등 위협의 증가
- 복원성과 서비스 연속성을 위한 다중 궤도 아키텍처 구성
2025년, 미 우주군(Space Force)은 복원력 있는 네트워크 강화를 위해 100개 이상의 위성을 추가 배치할 계획
● 고속 전송 및 안전한 통신 (High-Throughput and Secure Communications)
- 글로벌 광대역 통신, C6ISR*, 보안 연결에 대한 수요 증가
- 위성 간 링크 및 소프트웨어 정의 탑재체의 확산
미 우주군, 새로운 복원형 GPS 소형위성을 개발할 4개 업체 선정
● 경쟁, 혼잡, 제약된 주파수 자원 (Contested, Congested, and Constrained Spectrum)
- 운영 역량 유지의 중요성 증대
- 적응형 주파수 도약 기술 및 AI 기반 신호처리 기술의 발전
애플, 아이폰 위성 서비스 확대를 위해 글로벌스타(Globalstar)에 15억 달러 투자
과부하에 직면한 시스템: 트래픽, 조정, 복원력
공통과제
궤도 정밀도: 다중 궤도 위성군의 조정에 따르는 비용 및 복잡성
우주 환경 위험 및 사이버 위협에 대한 복원력 확보: 예기치 못한 챌린지에 대비한 충분한 여유 설계 필요
전력 및 신호 강도 관리: 위성 기반 접속 지점을 통한 대용량 직접 사용자 트래픽 처리
통신을 위한 솔루션
고객 추천사
“Ansys는 우리가 탑재체의 발사 및 우주 환경 생존 가능성을 이해하는 데 있어 핵심적인 역할을 합니다.
그 덕분에 우리는 설계를 매우 빠르게 반복할 수 있고, 첫 금속 부품을 가공하기 전부터 임무 수명 전체를 버틸 수 있을 것이라 상당히 확신할 수 있는 결과물을 확보할 수 있습니다.”
- Aaron Quan, CesiumAstro 기계공학 수석 매니저
CesiumAstro는 소프트웨어 정의 방식의 위상 배열 통신 시스템을 우주 및 항공 플랫폼용으로 설계·제조하는 기업입니다.
우주 통신 솔루션
솔루션 제품
운용 정의 및 시스템 아키텍처 설계
실행 가능한 아키텍처 기반 설계
● 도전과제
- 행동 모델과 시뮬레이션 운영 환경 간의 상호작용을 생성 및 평가하여 임무 결과를 예측하고 시스템 성능을 분석할 필요가 있음
- 분석 작업을 자동화하고, 센서 시스템의 종단 간(end-to-end) 결과를 반복 가능하게 생성할 수 있는 능력 필요
● 솔루션
- 디지털 운영 환경 전반에서 명시적이며 스레드 세이프한 시간 조율을 통해 시스템 간 시뮬레이션 오류를 제거하고 정확한 분석 보장
- 위임 아키텍처는 상태 머신 전이와 운영 환경 이벤트 간의 일대일 관계를 완전히 사용자 정의할 수 있도록 지원함
- 모델링된 시간 이벤트, 변경 이벤트, 호출 이벤트, 신호 이벤트 및 효과와 함께 사용자 정의 분석 툴 코드를 실행
● 이점
- 시스템 운영 환경 내 성능과의 관련성을 분석하고 행동 모델을 개선함으로써 디지털 프로토타입의 정확도 향상
- 상세 분석과 복잡한 계산 흐름을 통해 초기 개념 연구를 지원하는 사용자 정의 정확도 수준 포함
- 다양한 임무 시나리오에 걸쳐 원하는 결과를 위한 하위 시스템 기반의 자동화된 의사결정 프로세스를 검증
솔루션 제품
RF 통신
위상 배열 안테나 구성
● 도전과제
- 정교한 빔포밍 및 조향 기술을 통해 방사 전력 분포를 정밀 제어할 수 있는 유연한 안테나 시스템 개발
- 위성과 지상국 간 신뢰성과 효율성을 갖춘 고이득 통신 솔루션 설계
- 통합 용이성과 경량화를 우선시하면서도 성능을 저해하지 않는 컴팩트하고 저형의 안테나 설계
● 솔루션
- 업계 표준인 전자기(EM) 시뮬레이션을 활용한 안테나 시스템의 정밀한 3D 전자기 모델링
- Ansys HFSS는 다양한 형상 및 전력 요구 조건에 맞는 안테나 배열 구조를 신속하고 효율적으로 합성하기 위한 전문 솔루션 제공 (3D 구성 배열 DDM)
- 고급 자동화 기능을 통해 안테나 튜닝, 최적화, 빔포밍 및 조향을 원활하게 수행 가능 (유한 배열 빔 계산기 사용)
- 병렬 고성능 컴퓨팅(HPC)을 적용하여 설계 합성 주기 단축
● 이점
- 반복적인 프로토타입 제작 및 평가에 소요되는 시간과 비용을 줄여 설계 비용 최소화
- 개발 초기 단계에서 신뢰성 높은 설계를 확보하고, 시뮬레이션 모델에 빠르게 변경 사항 반영 가능
송수신기 무선 주파수(RF) 설계
● 도전과제
- 넓은 대역폭 튜닝, 강력한 프론트엔드 필터링, 효율적인 회로를 포함하여 드롭아웃을 최소화하고 전력 효율을 높이며 배터리 수명을 연장할 수 있는, 이득과 감도, 선택도가 뛰어난 고성능 수신기 설계
- 고차 필터 설계 시 전자기 간섭을 최소화하고, 손실이 적은 안테나 급전 네트워크를 개발하며, 밸런스형 전력 증폭기 설계를 통해 신호 열화를 조기에 완화하여 안테나 시스템 성능 최적화
- 전자기 간섭이 적은 고차 필터를 빠르게 최적화하고, 저손실 안테나 급전 네트워크를 설계하며, 최적화된 밸런스형 전력 증폭기를 통해 신호 품질 저하를 조기에 해결
● 솔루션
- 송신기 및 수신기 구성 블록에 대한 정밀한 3D 전자기 모델링을 통해, 3D 및 회로 요소 간 상호작용을 고려한 HFSS 3D 기반 레이아웃 중심 조립 지원
- Ansys HFSS Solvers를 활용하여 송수신 대역의 복잡한 분산형 필터, 기업형 피드 네트워크, 위상 천이기, 전력 증폭기 등을 설계
- Ansys Synmatrix Technologies의 최신 강화 학습 기반 AI 최적화 기법을 활용한 필터 합성과 고급 AI 기반 설계 최적화 수행
● 이점
- 목표 환경에서의 전체 송수신기 성능을 예측 가능
- 프로토타입 감소, 반복 설계 시간 단축, 성능 목표 및 출시 일정 준수 등을 통해 효율적이고 비용 효과적인 안테나 설계 촉진
위성 안테나 배열 플랫폼 통합
● 도전과제
- 고이득 및 정밀 조향 기능을 유지하면서, 부피가 큰 도파관 안테나를 컴팩트하고 저형의 안테나로 교체
- 동일한 위성 플랫폼에 설치된 서로 다른 주파수 대역(예: 기상, SATCOM, GPS 등)의 안테나 간 공존 지원
- 위성 플랫폼이 안테나 성능에 미치는 영향을 예측
● 솔루션
- Ansys Discovery를 활용한 복잡한 CAD의 EM 시뮬레이션 준비 및 단순화 (CAD 독립적 환경)
- Ansys HFSS의 자동화되고 병렬화된 안테나 배열 솔루션(3D Components DDM) 활용
- Ansys HFSS 하이브리드 솔버(FEM 및 SBR+) 및 연결된 필드 솔루션을 적용하여 대형 플랫폼에 설치된 안테나 통합 수행
- EMIT을 활용한 설치형 안테나 및 무선 장비에 대한 공존 분석
- 위성 구성 내 안테나 위치의 최적화 수행
● 이점
- 다양한 시나리오(예: 저지구 궤도)에서 위성과 안테나 전체 성능을 예측 가능
- 초기 설계 반복 단계에서 고충실도 모델을 생성함으로써 테스트 비용 절감
- Ansys HFSS와 STK 간의 매끄러운 통합을 통한 디지털 임무 엔지니어링 대비: 부품–시스템–임무 간 연결성 지원
위성을 위한 EMI/EMC
● 도전과제
- 우주 EMI 저감: 우주에서 발견되는 고이온 환경은 전자 시스템의 성능을 저하시킴. 완화 솔루션은 외부 소스로부터 전자 장비를 차폐하는 데 초점을 둠
- 누화(Crosstalk): 우주선 내의 대형 케이블 하네스는 외부 방사선에 취약함. 이러한 신호 전송 시스템의 접지 및 차폐는 정밀하게 설계되어야 함
● 솔루션
- 정확한(Accurate) 버스 및 탑재체의 기하 구조와 케이블을 함께 고려한 시뮬레이션은 방사선에 민감한 장치를 식별하는 데 중요함. Ansys EMC Plus™는 우주선 내 케이블 모델링을 통해 선택된 차폐가 효과적인지 확인
- 빠른(Fast) 유한 시간 영역 메싱 기법을 통해 우주선 내를 전파하는 펄스 방사선을 모니터링하고 와이어 하네스에 결합되는 현상을 시뮬레이션
- 통합(Integrate): 안테나 방사기와 보드를 위한 Ansys HFSS™ 솔루션을 전체 시스템 모델에 통합하여 신속하고 신뢰할 수 있는 결과 제공
● 이점
- 배치 전 충분히 이른 시점에 문제를 발견: EMI/EMC 테스트는 비용과 시간이 많이 드는 작업이므로, 시뮬레이션을 통해 설계 초기에 문제를 파악하고, 실내 범위 테스트를 빠르고 문제 없이 수행 가능
위성용 PCB 전자장비 신뢰성
● 도전과제
- 주요 차량 전자 모듈에 대해 지정된 기준에 따른 가상 신뢰성 테스트 수행
- 발사 및 궤도 운용 중의 다양한 환경 조건에 노출된 전자 부품에 대한 평가를 포함한 혹독한 환경 조건 대응
- BGA, QFN 및 기타 패키지에서 발생하는 고장 원인 분석 (열 사이클링, 기계적 충격, 진동 등으로 인한 문제)
● 솔루션
- 내장된 부품, 재료, 적층, 패키지, 솔더 라이브러리를 활용한 빠르고 고충실도의 모델 생성
- 다양한 환경 조건에 노출된 전자 부품이 포함된 PCB에 대한 내장형 신뢰성 예측 기능 제공
- Ansys Sherlock 및 Workbench/Mechanical을 활용한 PCB 및 인클로저의 시스템 수준 분석, 기계적 충격, 랜덤 진동 등 조건에 대한 검증 수행
● 이점
- 설계 반복 속도 향상 및 주요 설계 요소(부품 배치, 장착 위치, 적층 구조 등)에 대한 장단점을 빠르게 판단할 수 있는 역량 확보
- 물리적 테스트 요구 감소: 실제 시제품 제작 없이 테스트 모델을 생성하고 설계를 최적화할 수 있어, 비용과 시간 절감에 기여
위성 안테나 빔포밍
● 도전과제
- 기존의 기계식 조향 안테나(도파관 안테나)를 전자식 조향 안테나로 대체
- 데이터 속도, 신뢰성, 신호 품질, 채널 용량을 극대화하기 위한 고출력 안테나 시스템 필요
- 지상 이동 표적에 대한 정밀 추적 및 선택성 향상을 위한 적응형 빔 조향 및 성형
- 유지보수 및 부품 교체가 용이하도록 설계된 저형 안테나
● 솔루션
- 도메인 분할 기법 솔버를 활용한 위상 배열 안테나의 빠르고 정확한 설계
- "Finite Array Beam Calculator" 툴킷을 이용한 자동 빔 조향 및 성형
- 안테나 배열을 위한 내장 요소 패턴의 원활한 내보내기
- 궤도 위에서 지상 목표물과 통신하는 위성에 탑재된 안테나 배열의 단일 및 다중 빔 패턴 지정
● 이점
- 방사 패턴 제어와 효율적인 RF 전력 사용을 통한 사이드로브 누설 감소
- 메인 빔 분할을 통해 다양한 목표와의 통신 가능
- 간섭원에 빔 공백(null)을 지향하여 다중 안테나 모듈 간 간섭 감소
다중물리 및 위성 환경 영향
● 도전과제
- 태양광 패널 어셈블리의 신뢰성 있는 전개 (예: 발사 및 수명 주기 중 발생하는 열 이벤트, 진동/충격 영향을 견딜 수 있어야 함)
- 위성 임무에서 태양의 영향/효과를 추적
- 진공 우주 환경에 배치된 안테나 및 RF 부품의 정상 작동을 예측. 위성 장비는 과열, 응력, 온도 구배로 인한 예상치 못한 팽창을 방지하기 위해 정밀한 열 제어가 필요함
● 솔루션
- Ansys STK 및 Ansys Speos 연동을 통해 태양과 그것이 위성에 미치는 영향 추적
- 진동 및 충격 해석을 위해 Ansys Structures(예: 기계) 제품군 구현
- Workbench 또는 AEDT에서 Ansys 솔버를 사용하여 다중물리 해석 수행. 전자기, 열, 구조, 유체 시뮬레이션 간의 양방향 연계를 가능하게 함
● 이점
- 설계, 제작, 발사 및 정보 위성 유지 관리를 위한 고충실도 솔루션
- 미션 수준 통합 도구로서 Ansys 구성요소는 설계, 제작, 전개, 운용 등 제품 수명 주기의 모든 단계에 사용 가능
- 하나의 소프트웨어 설계 환경 내에서 시스템, 우주, 리스크 및 신뢰성 분석, 비행 역학, 전자기, 구조, 통신 및 열 요구사항을 예측 가능
우주 환경에서의 RF 성능
● 도전과제
RF 멀티팩션(multipaction)과 RF 방전은 위성 통신 시스템에서 중요한 신뢰성 문제이며, 고출력 RF는 전자 가속 현상을 유발할 수 있음
- 신호 열화: RF 멀티팩션과 RF 방전은 전력 손실, 잡음 증가, 신호 장애를 일으켜 시스템 신뢰성을 저하시킴
- 효율 저하: 시스템 효율을 감소시키며, 이를 보완하기 위한 차폐 또는 재튜닝이 필요함
● 솔루션
- HFSS 멀티팩터 시뮬레이션은 전자 축적을 방지하고 멀티팩션 위험을 최소화하기 위해 재료 선택, 도파관, 증폭기, 안테나 등의 부품 최적화에 활용 가능
- HFSS RF 방전 툴은 가혹한 환경에서의 가스 방출을 고려하여 부품의 동작 전력을 예측하고, 이온화를 방지하는 데 도움을 줄 수 있음
● 이점
- 신뢰성 향상: 멀티팩션과 RF 방전을 억제함으로써 위성 신뢰성을 향상시키고, 장기적인 무정비 운용을 보장
- 신호 품질 개선: 멀티팩션과 RF 방전을 방지하여 신호 무결성을 유지하고, 더 명확하고 안정적인 통신 가능
- 고장 위험 감소: 멀티팩션과 RF 방전을 해결함으로써 고장 위험을 줄이고, 주요 시스템을 보호하며 임무 성공을 지원
임무 기반 안테나 성능 검증
● 도전과제
- 궤도상의 위성에 통합된 통신 시스템의 전체 임무 성능을 정확하게 예측
- 위성 배치 전 고충실도 송수신 안테나/센서 모듈을 설계하고 시뮬레이션
- 발사 전에 위성에 설치된 안테나의 성능을 우주 환경 영향을 고려하여 평가
- 종합적인 임무 평가를 위해 맞춤형 보고서 및 링크 버짓 분석을 생성
● 솔루션
- 부품 수준부터 전체 임무 지원까지 완전한 종단 간 시뮬레이션 수행
- 위성의 복잡한 CAD 형상 준비
- 고충실도 안테나 모델을 합성하기 위해 업계 표준인 Ansys HFSS-FEM 활용
- Ansys HFSS 하이브리드 솔루션(IE 및 SBR+)과 연동 필드 해석을 통해 위성에 설치된 안테나 성능 예측
- Ansys HFSS와 STK 간의 연동을 통해 임무 분석을 위한 통합 솔루션 제공. Ansys STK는 궤도 기동 및 가혹 환경 영향 계산을 포함한 위성 임무 계획에 고유한 해법 제공
● 이점
- 시뮬레이션 기반 설계 검증을 통해 고비용 프로토타입과 물리적 테스트 없이 임무 비용 절감
- 고충실도 부품 및 시스템을 포함한 전체 임무 성능 예측 가능
솔루션 제품
자유 공간 광통신
Ansys Lumerical을 활용한 LiDAR 및 SPAD 설계
● 도전과제
- LiDAR 시스템, 특히 SPAD 어레이를 사용하는 경우에는 작동에 상당한 전력이 필요함
- 빔 확산은 특히 장거리에서 LiDAR 시스템의 해상도 및 정확도를 저하시킬 수 있음
- 광학 부품의 왜곡은 거리 측정의 정확도와 포인트 클라우드의 해상도에 영향을 줄 수 있음
- 광학 간섭(cross-talk)은 거리 측정 정확도와 포인트 클라우드 품질을 저하시킬 수 있음
- 감도 및 신호 대 잡음비 문제가 정확도와 해상도를 저하시킬 수 있음
● 솔루션
- 레이저 소스, 광회로, 단일광자 검출기 등에서 발생하는 다중물리 효과를 포함하는 전체 시뮬레이션 툴 제공
- 광선 추적(ray optics) 및 마이크로미터부터 미터 규모까지의 다중 스케일 효과를 포함한 광학 시스템 설계 및 장면 분석
● 이점
- 비용 효율적인 시뮬레이션을 통해 물리적 프로토타입 제작을 줄일 수 있음
- 송수신 광전자, 공간 발산, 잡음 등을 분석하여 최적의 성능 달성 가능
- 산란광 및 환경 효과를 반영하기 위해 광선 추적기와의 상호 운용성 확보
광학 변조기 설계
● 도전과제
- 삽입 손실, 변조기 길이, 파이 위상 이동에 필요한 전압을 최소화
- 전기-광 대역폭 최대화
- 대상 응용 분야에 가장 적합한 재료 및 변조 기술 식별 (예: III-V vs. SiGe vs. 리튬 나이오베이트, 플라즈마 분산 효과 vs. 전계 효과 vs. 양자 구속 스타크 효과, 집중형 전극 vs. 진행파 전극 등)
● 솔루션
- 광 모드 프로파일, 유효 굴절률, 투과율을 시뮬레이션하고 최적화
- IV 곡선, 대역폭, 캐리어 밀도, 양자 우물 흡수를 시뮬레이션하고 최적화
- 유연한 워크플로우 내에서 전기, 열, 광 시뮬레이션 도구를 결합
- 포괄적인 다중물리 재료 데이터베이스 활용
● 이점
- 시뮬레이션 및 설계 도구를 활용해 제조 비용 및 시장 출시 시간을 단축
- 시뮬레이션 결과를 계측 결과와 연계하여 물리적 현상 설명 및 분석
- 차세대 광 트랜시버용으로 빠르고 컴팩트하며 손실이 적은 변조기 설계 가능
양자 광회로 시뮬레이션
● 도전과제
- 기존 양자 광학 실험은 칩 위에 집적해야 하는 거시적 요소들을 사용함
- 설계자는 기존 반도체 제조 인프라를 활용하면서 결함 허용도와 충실도를 현실적인 공정 오차 내에서 유지해야 함
- 모델은 물리적 설계 파라미터와 다입자 양자 상태 간의 연결이 필요함
● 솔루션
- 선형 양자 광회로는 양자 S-행렬로 특성화됨
- 회로는 충실도, 성공 확률, 최종 밀도 행렬 기준으로 특성화됨
- 비선형성은 비고전 광원 모델링을 통해 포함됨
● 이점
- Ansys 광 시뮬레이션 워크플로우에 직접 통합되어 회로를 소자 수준까지 시뮬레이션할 수 있음
- 제조 불완전성과 비고전 광원 입력을 고려하여 회로 성능을 특성화할 수 있음
- 사용자 정의 단위(unitary) S-행렬에 대해 자동 PIC 생성 가능
고출력 레이저에 대한 구조-열-광학(STOP) 해석
● 도전과제
고출력 레이저 빔의 에너지는 광학 부품에 흡수되어 심각한 열-기계적 응력을 유발하며, 이러한 응력과 온도는 레이저 빔 품질을 저하시킴
- 현실적인 운용 조건에서 고품질 레이저 빔을 달성하기 위해 광학 파라미터 최적화
- 엔지니어링 팀 간 협업 지원
● 솔루션
Zemax STOP 해석 워크플로우:
- 가장 까다로운 설계 기준에 맞춘 고성능 광학 시스템 설계
- 광학 성능에 미치는 영향을 실시간 시각화하며 옵토메카닉스 설계
- FEA 호환 형식으로 데이터 자동 캡처 및 내보내기
- 구조 및 열 시뮬레이션에서 도출된 FEA 결과의 직접적이고 정확한 가져오기 지원
● 이점
- 혁신 속도 가속화, 광학–기계 설계 및 구조–열 해석 간 상호작용 향상
- 기존에는 비현실적이거나 불가능했던 설계 평가 수행, 중요한 문제를 조기에 발견하여 재설계를 방지
- STOP 해석 소요 시간을 수주에서 수일로 단축하여 제품 시장 출시 속도 향상
- 프로토타입 제작 횟수 감소, 프로토타입 자원 절감 및 전체 비용 절감 효과 기대
솔루션 제품
검증 및 확인
개별 시스템 성능 기반의 체계 간 분석
● 도전과제
- 전체 임무 프로파일의 맥락에서 다양한 충실도와 복잡도를 가진 개별 시스템을 설계
- 설계된 시스템 모델과 임무 시뮬레이션 간의 연결성을 평가. 이는 시스템 운영자와 정보 분석가가 결과의 근본 원인을 분석하는 데 도움이 됨
● 솔루션
- 물리 기반 다중 도메인 지오메트리 엔진을 바탕으로 서로 다른 요소들을 하나의 통합 시스템으로 결합하고, 임무 효율성 척도를 분석
- 구성 요소와 시스템을 임무 수준 시뮬레이션에 연결하여, 개념 개발부터 훈련 및 운용 단계까지 결정적 영향에 대한 이해를 향상
● 이점
- 설계 시간과 구현 노력을 줄이고 리스크를 최소화하기 위해 맞춤형 재사용 가능한 워크플로우를 구성
- 임무 맥락 내에서 개별 시스템의 변화가 미치는 영향을 이해함으로써 더 나은, 더 빠른, 보다 효율적인 의사결정 지원
단일 가상 환경: 모든 물리 자산을 하나의 공간에 연결
● 도전과제
- 모든 자산을 전체 운용 맥락에 통합하는 종단 간, 반복 가능하며 고충실도 자동 분석 및 데이터 수집을 설계
- 플랫폼 간의 관계뿐만 아니라 시간 경과에 따른 주변 환경과의 관계를 분석
● 솔루션
- 복잡한 임무, 시스템 간 연동, 관련 자산을 모델링하기 위한 공통 시공간 좌표계를 제공
- 하드웨어, 소프트웨어, 인간-인더-루프(human-in-the-loop)를 지원하는 맞춤형 알고리즘을 수용할 수 있도록 유연하고 사용자 정의 가능한 소프트웨어 및 프로그래밍 인터페이스(API) 지원
- 사용자가 자산 매개변수를 설정하고 변경 사항을 추적하면서 전체 표현 모델과의 연결성을 유지할 수 있도록 데이터 기반 소프트웨어 제공
● 이점
- 다중물리 시뮬레이션 및 오케스트레이션을 지원하는 공통 프레임워크 제공
- 전체 엔지니어링 생애주기에 걸쳐 지속적인 디지털 스레드를 유지함으로써 전파된 변경사항을 개별 자산에 반영 가능
플랫폼 구조 및 동역학이 탑재체 성능에 미치는 영향 분석
● 도전과제
- 통신 시스템의 물리 계층을 설계하고, 차량 및 플랫폼 구조가 안테나 패턴, 안테나 배치, 신호 성능에 미치는 영향을 분석
- 통신 시스템 자산의 안테나 설계, 방향, 배치를 최적화하여 신호 끊김을 최소화하고 링크 손실에 대비한 계획 수립
● 솔루션
- 고충실도 모델링 및 분석을 통해 링크 버짓 보고서 및 그래프, 동적 신호 성능, 전파 환경, RF 제약 현상 등을 정밀하게 평가
- RIP, C/N, Eb/No, 주파수, BER 등 탑재체 성능 지표를 표 형식으로 정리하고 시각화
● 이점
- 모델링된 통신 시스템이 전체 시나리오 내에서 어떻게 작동하는지에 대한 더 완전한 그림을 제공
- 공학 수명 주기 초기에 탑재체 시스템 매개변수를 최적화함으로써 재설계 및 재계획을 줄일 수 있음
다중 도메인 동적 연결성 분석
● 도전과제
- 지속적인 통신 시스템을 분석하고, 우주, 지상, 해상, 공중 영역의 사용자에 대한 링크 버젯을 모니터링합니다.
- 활성 통신, 안테나 이득 패턴, 통신 단절을 시각화합니다.
● 솔루션
- 성능 기준(RIP, C/N, Eb/No, 주파수 및 비트 오류율 등)을 표로 정리하고 시각화합니다.
- 현실적인 구현: 유연한 빔 조향 및 N개의 목표물에 대한 널 스티어링이 가능한 위상 배열 안테나를 포함하여 수십 종의 안테나 유형을 구현합니다.
- 재밍 및 간섭 분석, 레이저 통신을 포함한 다양한 유형의 링크 버젯 분석을 수행합니다.
● 이점
- 다양한 객체 간, 그리고 다양한 시나리오와 환경에서의 통신 전반 성능을 예측합니다.
- 직접 통신 및 특정 링크 버젯 파라미터를 평가합니다.
- 예제 시나리오 및 단계별 튜토리얼을 통해 구축 시간을 단축합니다.
환경 영향으로 인한 통신 신뢰성 위험
● 도전과제
- 통신 신뢰성에 대한 취약성과 위험 요소는 대기, 지형, 장애물, 천체 등 환경적 요인에 의해 발생
- 실제 성능에 영향을 미치는 RF/EO 감쇠에 관련된 제약 조건 및 상태를 식별(Identify)
- 현실적인 시험 환경을 모델링하기 위해 사전 구축된 RF/EO 환경 또는 플러그인을 구현(Implement)
- 동적 환경 하에서 센서 성능의 복잡성을 입증(Demonstrate)
● 솔루션
- ITU 내장 및 외부 환경(비, 구름, 대기, 대류권, 이온층, 천체 영향 등)을 활용하여 성능 영향 계산
- 시계선(Line-of-Sight) 및 굴절 센서 성능 평가를 위해 3D 타일 기반의 지형 및 도시 모델 활용(Utilizes)
- 센서 데이터에 대한 동적 영향을 시각화하며, 수집 시스템과 표적이 영역 내에서 이동할 때 성능을 평가(Assess) (예: 흐려짐, 장애물, 태양차단 등)
● 이점
- 내장 및 사전 설정된 전파 모델을 통해 설계 시간 단축(Reduce)
- 사용자 정의 전파 모델, 도시 장면 구현(Implement)
- 센서 분석에 활용 가능한 전파 모델에 대해 산업 표준 충족(Meet)
제품 수명 주기 전 단계에 걸친 디지털 테스트 및 평가 (DTE)
● 도전과제
- 디지털 엔지니어링 제품 수명 주기 전반에 걸쳐 시험 및 평가 활동의 효율성과 효과성을 향상.
- 상세 시험 계획을 수립 및 검증하고 시험 실행을 모니터링하며, 시험 후 결과를 신속히 분석하여 비용을 줄이고 재시험률을 감소시킴.
● 솔루션
- 정확한 모델링: 수집 시스템 및 시험 차량, 지상 및 환경 모델링, 시험 계획·실행·분석 전반에 걸친 워크플로우를 디지털/가상 시험 환경에서 수행.
- 유연한 도구: 고유한 시스템 데이터를 디지털 시험 환경에 쉽게 가져오기 위한 도구 제공.
- 모니터링: 시험 목표 달성을 위해 시험 실행을 실시간에 가깝게 추적하고, 필요 시 “실시간” 시험 중 조정 수행 가능.
● 이점
- 최대화: 시험 포인트 밀도를 높이고 시험 시 시간적·공간적 관계를 분석하여 재시험률을 줄임.
- 간소화: 데이터를 빠르게 처리하여 즉각적인 임무 통찰 제공.
- 성공률 향상: 시험 성공률을 높임.
- 가속화: 포괄적인 빠른 재생(quick-look) 분석을 통해 시험 성능 평가 속도 향상.
솔루션 제품