4조

프로젝트 개요

기술개발 과제

국문 : AVN 모듈의 CAE 해석을 통한 실험 검증과 방열판 최적설계

영문 : Design of a heat sink for AVN module wth V&V process

과제 팀명

4조

지도교수

이세정 교수님

개발기간

2020년 9월 ~ 2020년 12월 (총 4개월)

구성원 소개

서울시립대학교 기계정보공학과 20164300** 김**(팀장)

서울시립대학교 기계정보공학과 20154300** 신**

서울시립대학교 기계정보공학과 20164300** 이**

서울시립대학교 기계정보공학과 20174300** 김**

서울시립대학교 기계정보공학과 20174300** 강**

서론

개발 과제의 개요

개발 과제 요약

 본 프로젝트는 디젠社의 개발 품목 중 하나인 AVN(Audio Video Navigation) 모듈을 실험, 재해석하여 주요 발열부인 Power IC의 방열판 최적 설계안을 도출하여 성능 및 가격 경쟁력을 제고하기 위한 산학협력 과제이다. 집약된 전자 회로에서 소자의 고장을 초래하는 가장 주된 원인은 높은 온도이므로, 고온의 작동 환경에서는 효율적인 방열 성능을 갖는 방열판이 요구된다. 이와 같은 요구 사항을 만족하는 방열판 형상 설계를 진행하기에 앞서, 실제 실험과 시뮬레이션을 25℃와 75℃의 외기 온도에서 수행하여 합리적인 시뮬레이션 경계조건을 상정한다. 이후 진행되는 형상 설계를 통한 제품들을 CFD로 미리 검증하고 최적의 성능을 보이는 모델을 선택하여 제작한다. 최종적으로 제작된 모델의 검증 실험을 통해 성능 지표를 확인하여 방열판의 개선 여부를 고찰하고자 한다.

디젠사의 'Y400' 모델

개발 과제의 배경 및 효과

- 배경

◇ 자동차 전장의 소형화 및 집적화

 과거에는 여러 개의 모듈로 자동차의 각 기능들을 제어하였지만, 최근 자동차 전장화가 가속되며 차량 내의 한 PCB에 여러 기능들이 집약되고 기판의 소형화가 이루어지고 있다. PCB의 집적화와 소형화로 인해 경제성은 크게 향상되었지만, 높은 소비전력에 의한 발열로 인해 부품이 오작동하거나 성능이 저하되어 안전사고로 이어질 수 있다. 한국과학기술원(KISTI)에 따르면 전자 소자가 고장 나는 이유 중 가장 큰 원인은 ‘온도’로 나타났으며, 발열로 인한 전장 부품의 고장을 미연에 방지하고자 CFD(Computational Fluid Dynamics) 해석 기반의 설계 중요성이 부각되고 있다.

◇ 산업체의 요구 : 열 해석팀 부재

 통합 칵핏 모듈 개발과정에서 한 PCB에 여러 기능이 집약되어 발열이 심해지고, 방열판의 위치가 변경되고 소형화되어 열해석의 필요성이 대두되었다. 기구설계, 공차설계 등은 직접 담당 부서가 진행하고 있지만, 열해석 및 설계 관련 인력은 존재하지 않아서 열 해석은 주로 외주 업체를 통해 진행하고 있다. 그러나 주변 환경을 고려하지 않은 Boundary condition 설정으로 인해 시뮬레이션의 정확도가 떨어지고, 온도 실험 장비가 부족하여 방열판의 온도가 아닌 오디오앰프 IC온도만을 측정하여 작동기준 부합 여부만 판단하고 있다. 따라서 시뮬레이션의 신뢰도 향상 및 실험을 통한 실증이 필요할 것이다.

산업체에서 제공한 시뮬레이션과 실험 결과 비교

- 효과 ◇ CFD 해석을 통한 시간과 비용 절감

 제품 연구 및 개발 시 CAE 해석을 통해 실제 사용 조건에서의 응답 경향성을 미리 파악할 수 있으며, 적절한 경계조건들이 적용된다면 높은 신뢰도를 갖는 결과를 통해 설계에 이용할 수 있다. 또한, 한정된 개발 일정 내에 검증 실험을 위한 추가적인 비용을 소모하지 않고 적은 인력으로 해석을 수행할 수 있으므로 경제적이다.

◇ 방열판 형상 최적화로 열전달 촉진 ‘디젠’사의 ‘Y400’ 내비게이션 모듈 내 방열판 최적화를 통해 전장 부품의 발열 문제에 대응할 수 있고, 회로 내부 소자의 손상을 미연에 방지할 수 있다. 또한, 방열판에 최적설계 기법을 도입하여 열교환 효율 증대로 다양한 환경에서도 기기 고장 없이 작동할 수 있다.

개발 과제의 목표와 내용

내용

개발과제의 기대효과

기술적 기대효과

내용

경제적 및 사회적 파급효과

내용

구성원 및 추진체계

내용

설계

설계사양

내용

개념설계안

내용

이론적 계산 및 시뮬레이션

내용

조립도

내용

조립순서

내용

부품도

내용

제어부 및 회로설계

내용

소프트웨어 설계

내용

자재소요서

내용

결과 및 평가

완료작품 소개

프로토타입 사진

내용

포스터

내용

특허출원번호 통지서

내용

개발사업비 내역서

내용

완료 작품의 평가

내용

향후평가

내용

부록

참고문헌 및 참고사이트

내용

소프트웨어 프로그램 소스

내용

위키페이지 작성을 위한 문법 가이드

표

표는 위키 문법에 맞추어 작성할 수 있습니다. Mediawiki table generator를 이용하면 손쉽게 표를 작성하여 위키 문법으로 export할 수 있습니다. 아래는 Mediawiki table generator를 이용하여 작성한 표의 예시입니다. 위 웹페이지에서는 직접 CSV파일을 가져와서 바로 표를 만들 수도 있습니다. 직접 표를 문법에 맞추어 편집하고자 하시는 분들은 wiki 표 문법을 참조하면 도움이 됩니다.

구분	실험 1	실험 2	실험 3	실험 4
결과 1	1.1	2.1	3.1	4.1
결과 2	1.2	2.3	4.5	6.4
결과 3	5.1	5.4	2.7	8.5

수식

원래 위키백과에서는 math 태그를 이용하여 바로 수식을 작성할 수 있지만 capstone wiki에서 그 기능은 지원되지 않는것으로 확인됩니다. 따라서 수식을 올리기 위해서는 수식을 사진으로 변환한 후 올려야 합니다. LATEX 수식 생성기 를 이용하면 tex 문법을 이용하여 수식을 작성하여 파일로 저장할 수 있습니다.

svm object function

위 수식은 support vector machine의 비용 함수를 표현한 예시입니다. tex 문법은 tex 수식 문법 에서 확인할 수 있습니다.

사진

사진은 "도구-파일 올리기" 탭에서 파일을 올린 후 아래와 같이 올릴 수 있습니다. 파일명은 파일 올리기에서 정한 "파일의 새 이름"을 사용하면 됩니다.

Mnist 데이터 예제입니다.

코드

코드는 syntaxhighlight 기능을 이용하여 아래와 같이 표현할 수 있습니다.

#include <iostream>
int main ( int argc,  char **argv ) {
    std::cout << "Hello World!";
    return 0;
}

이에 대한 자세한 내용은 Mediawiki syntaxhighlight를 참고하면 도움이 됩니다.

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