Tuning (튜닝)

Tunning이란?

공학설계란 기본적으로 뺑뺑이 노가다라고 할 수 있다. 어느 정도 기본적인 prototype(원형) 구조물 혹은 회로를 설계한 후, 각종 설계 요소들을 변화해가면서 실제 목표하는 값이 나오도록 하는 것이다. 이러한 일련의 과정을 일반적으로 튜닝(tunning)이라고 부르는데, 어떤 공학설계품이라도 단 한번에 spec을 만족하는 결과물을 만들기란 매우 어렵기 때문에 튜닝은 필수 과정이다.

설계자가 S/W를 이용하여 설계하고자 하는 큰 이유중의 하나는 개발속도를 높이기 위한 것이고, 그것은 실제 제작없이 가상으로 다양한 상황의 결과를 예측하여 볼 수 있기 때문이다. 이러한 점 때문에 많은 simulation S/W에서는 튜닝의 기능성이 크게 강조된다. 실제로 S/W로 설계개발을 해본 사람이라면 알겠지만, 이러한 튜닝의 가용성과 편리성 부분은 개발 효율에 지대한 영향을 미치게 된다.

그런데 이러한 튜닝 기능은 상용화된 simulation tool에서 다양한 형태로 나타나기 때문에 tool을 선택할 때 잘 고려해봐야할 부분이다. tool에 따라 튜닝의 편리성이 큰 것도 있고, 작은 것도 있으며 심지어 튜닝에 대한 고려가 거의 안되어 있는 경우도 있기 때문이다. 이것은 주로 field simulation tool에서 진지하게 고려해보아야 할 문제이다.

 

Circuit simulation의 튜닝

대부분의 circuit simulator에서는 간편한 tunning을 지원하고 있다. 사용자가 설치한 RLC 값이나 Q값, Transmission line의 dimension을 쉽고 간단하게 바꾸어 가면서 바로바로 해석하여 그 결과를 볼 수 있게 되어 있다. 특히 선형 해석의 경우에는 해석속도가 워낙 빠르기 때문에 거의 real-time tunning이 가능하다. 비선형 해석이나 구조가 복잡한 회로의 경우에는 다소 시간이 걸려서 수치변경후 재해석을 해야만 하는 경우도 있다.

아래에 저가 편리형 RF cuircuit tool인 Genesys에서의 튜닝 방법이 보여지고 있다. 그림에서 보여지다 시피 마우스로왼쪽에 있는 수치 조절바를 움직이기만하면 0.1초정도 변화된 값에 대해 해석을 수행하고 그 결과를 곧바로 화면에 표시하게 된다. 그래프에서 점선은 원래의 그래프를 의미하며, 실선의 그래프는 변경된 Cv수치에 대한 실시간 해석 결과이다.

 

Field simulation의 튜닝

많은 이들이 처음 field tool을 사용하면서 느끼는 불만 중 하나는 아마 속도문제 일 것이다. 회로 해석과는 달리 2.5D 혹은 3D로 구조해석을 하는 경우는 maxwell 방정식의 미적분식을 직접 계산해야 하기 때문에, 시간이 짧게는 수초에서 길게는 거의 하루 종일 걸려서 해석하는 경우도 많기 때문이다.

이러한 해석 시간 문제 때문에 field tool의 튜닝 메리트는 다소 떨어지지만, 어차피 설계를 위해서는 튜닝을 하지 않을 수가 없다. 문제는 대부분의 field tool은 구조를 직접 drawing해서 해석하기 때문에, circuit tool처럼 간단하게 입력치를 변경하기 어려운 경우가 많다는 점이다. 간단한 수치 변경은커녕 변형의 대상이 되는 개체구조 자체를 다시 그려야 하는 경우가 많다. 한동안 이문제는 field tool을 사용하는 사람들을 상당히 고생시키는 결정적인 문제로 여겨져 왔다.

하지만 최근들어서는 이러한 사용자 인터페이스 문제가 점차 개선되어지고 있다. 3D filed tool의 대명사인 Ansoft HFSS는 Macro를 이용한 라이브러리 구축법으로 이 문제를 해결하며, HP HFSS는 초기부터 AutoCAD 기반의 모델러를 사용하며 일정 수준의 parameter변경이 가능하다. 기타 tool들에서도 이러한 경향이 확대되는 추세이다.

가장 최근에 출시된 CST Microwave Studio의 경우, 모든 입력 변수를 parameter history화 하면서 drawing하는 ACIS 6.1 버전의 모델링 코어를 채용하여, 튜닝에 있어서 보다 진보된 모습을 보여주고 있다. histoy modeler는 설계과정 자체를 완전히 기록관리가 가능하여 한번 작성된 개체는 모든 크기/재질/위치를 변수 및 함수화가 가능하다.

해석에 시간이 많이 걸리긴 하지만, field tool에서의 튜닝의 중요성은 여전히 중요한 문제이다.

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