설정 속도를 높여 혹독한 환경에서 테스트 시간을 최대 12% 단축

성능 그 이상을 충족

최고의 차량을 제작하는 데는 성능은 물론 다양한 요소가 고려됩니다. 글로벌 시장에서 경쟁력을 갖추려면 강한 충격과 진동은 물론 광범위한 온도에서도 견디고 내구성과 승객의 안전 및 편의성을 보장할 수 있어야 합니다. 고객은 자동차가 고장 나기 전에 몇 년 동안 사용할 수 있기를 기대하지만 개발 팀은 내구성을 파악하기 위해 몇 년 동안 차량을 테스트할 수 없습니다. 이를 효과적으로 테스트하려면 현대자동차(Hyundai Motor Company)는 차량 하위 시스템의 라이프사이클 동안 부하 상태를 파악해야 합니다. 이를 위해서는 이러한 모든 조건에 대처할 수 있을 뿐만 아니라 차량에 손쉽게 장착하고 필요한 모든 센서를 부착할 수 있는 견고한 데이터 수집 시스템이 필요합니다.

이 목표를 달성하고자 현대자동차는 소프트웨어, 하드웨어, 서비스로 구성된 Siemens Xcelerator 비즈니스 플랫폼의 일부인 Simcenter™ 하드웨어 및 소프트웨어를 선택했습니다.

하위 시스템 및 전체 차량 내구성 테스트

현대자동차 내구성 기술팀은 차량 하위 시스템의 내구성을 정확하게 측정하도록 테스트 벤치 일정을 생성하는 것을 목표로 삼았습니다. 이러한 테스트 일정은 시험장에서 RLDA(도로 하중 데이터 수집) 캠페인 중에 측정된 진동 신호를 기반으로 생성됩니다. 그런 다음 이러한 벤치 테스트의 결과를 추가로 처리하고 분석하여 전기차 배터리 시스템과 같은 개별 하위 시스템의 내구성 라이프사이클을 예측합니다.

김종우 기술 부문 책임자는 이러한 RLDA 캠페인을 수행하는 여러 이유에 대해 설명합니다. "테스트 벤치에서 이를 복제하기 위해 가속도를 측정하는 것 외에도 휠 포스, 섀시 부품 전달력, 차체 변형을 측정하여 전체 차량 테스트를 실행합니다."라고 말합니다. "이 하중 데이터는 향후 개발 과정에서 시뮬레이션을 위한 입력으로 사용되어 각 하위 시스템과 전체 차량의 설계를 더욱 최적화할 수 있습니다."

일반적으로 김종우 책임자가 이끄는 팀은 15개~20개의 가속 채널을 측정하지만 전체 차량 테스트를 수행할 때 이 채널은 최대 100개까지 쉽게 늘릴 수 있습니다. 이 경우 스트레인 게이지, 가속도계, 변위 센서, 로드 셀, 휠 포스 트랜스듀서와 같은 다양한 유형의 센서를 테스트 설정에 추가해야 합니다.

"각 검사를 완료하는 데 약 2주~3주가 걸립니다."라고 언급합니다. "특히 내구성 테스트의 경우와 같이 극한의 환경 조건에서 테스트를 실행할 때는 상당한 시간이 소요되므로 결과가 정확하고 테스트가 필요 이상으로 오래 걸리지 않도록 해야 합니다. 엔지니어가 편리하고 간편하게 작업할 수 있는 최고의 도구가 필요합니다."

혹독한 조건에서 실제 테스트 데이터 수집

현대자동차는 이러한 요구사항을 충족하고자 Simcenter SCADAS™ RS 하드웨어를 혹독한 환경에서 작동하도록 설계했으며 다양한 센서 유형을 정밀하게 조정하고 동기화하여 탁월한 도구를 탄생시켰습니다. 엔지니어는 내장된 웹 앱을 통해 현장에서 데이터를 즉시 검증하여 효율을 높이고 올바른 데이터만 파악할 수 있습니다.

최대 1,000개 이상의 동기화 채널로 확장되며, 유연한 무선 연결을 통해 모든 엔지니어가 언제 어디서나 모든 장치를 사용하여 측정 시스템에 안전하게 액세스할 수 있습니다. 이는 Simcenter Testlab™ 소프트웨어와 결합되어 있으므로 엔지니어는 충실도가 높은 테스트 데이터를 획득하고 결과를 해석하는 데 필요한 모든 기능을 제공하여 효율적으로 설계 문제를 해결하고 근본 원인을 분석할 수 있습니다.

Simcenter 솔루션을 구현하기로 결정하자마자 즉각적으로 효과를 경험했다고 말합니다. "Simcenter SCADAS RS의 컴팩트한 크기 덕분에 다른 솔루션보다 훨씬 손쉽게 차량에 고정하고 모든 센서 케이블을 연결할 수 있었죠."라고 설명합니다. "이는 견고하므로 내구성 테스트에 일반적으로 사용되는 광범위한 작동 온도 범위와 함께 강한 충격과 진동에도 대응할 수 있습니다. 무정전 전원 공급 장치는 원치 않는 종료 및/또는 비용이 많이 드는 테스트 재실행을 방지하는 데 매우 유용합니다. Simcenter Testlab은 매우 간단하게 설치 및 사용할 수 있었습니다.

"Simcenter SCADAS RS가 매우 정확하고 안정적으로 측정할 수 있는 솔루션이라는 것을 알게 되었습니다. 또한 다양한 센서와 훨씬 손쉽게 연결할 수 있습니다. CAN-FD와 같은 특정 통신 프로토콜에서 차량 버스 데이터를 판독할 수도 있는데, 시중에 판매되는 일부 유사한 솔루션은 이러한 기능을 지원하지 않습니다. 무선 연결을 통해 하드웨어 임베디드 웹 애플리케이션을 제어하는 것은 매우 유용하며, 모듈식 시스템 아키텍처를 통해 소규모 및 대규모 테스트 캠페인 모두에 대한 설정을 손쉽게 최적화할 수 있습니다."

판매 후 지원에 대한 만족도도 높습니다. "Siemens는 첫 날부터 탁월한 기술 지원을 제공했습니다." "팀이 소프트웨어와 하드웨어를 빠르게 익히도록 교육했고, Siemens 엔지니어가 정기적으로 방문하여 시스템에 대해 자세히 설명하고 시스템을 최대한 활용하도록 지원했습니다."

그는 Simcenter SCADAS RS로 전환한 후 효율이 대폭 향상되었다고 말합니다. "준비 단계에서 측정 채널을 설정하는 데 소요되는 시간 측면에서, 매번 처음부터 시작하는 것이 아니라 간편하게 템플릿을 사용하기 때문에 설정 시간이 크게 단축했습니다. 또한 웹 애플리케이션을 통해 측정 진행 상황을 실시간으로 모니터링할 수 있으므로 실제 측정 중에 수집된 데이터를 훨씬 손쉽고 빠르게 검토할 수 있습니다. Simcenter SCADAS RS의 이러한 모든 기능 덕분에 2주~3주간 테스트 프로그램을 진행할 때 1일~2일(약 12%의 시간 절약)을 절약할 수 있을 것으로 예상합니다."

인공 지능을 통한 테스트 가능 범위 확대

김종우 책임자는 Siemens Digital Industries Software가 회사의 제품 개발에서 지속적으로 핵심적인 역할을 할 것이라고 확신합니다. "Siemens의 내구성 및 시스템 해석 도구, 소음 및 진동 해석 도구는 매우 뛰어나며, 현대자동차가 전기차, 특수 목적 차량, 도심 항공 모빌리티, 로보틱스와 같은 분야에서 차세대 제품을 개발할 때 중요한 역할을 할 것이라고 믿습니다."라고 말합니다.

또한 그는 최신 AI(인공 지능) 기술을 활용할 준비가 되어 있다고 말합니다. "최근 Siemens 엔지니어링 및 컨설팅 서비스 팀과 협력하여 간소화된 1D 전체 차량 모델을 사용하여 일정한 도로 프로필에 대한 휠 포스를 예측하고 나중에 상세한 3D 컴포넌트 피로 해석 내에서 사용 가능한지 조사했습니다."라고 말합니다. "실제 측정 데이터와 1D 전체 차량 모델을 기반으로 하는 머신 러닝 기반 휠 포스 교정기 접근 방식을 사용하는 방법을 모색하고 있으며, 이는 향후 경쟁에서 앞서 나가는 데 중요한 역할을 할 것이라고 생각합니다."