성질이 다른 두 물체 사이 열적 특성을 고려한 열해석

Icepak의 Network 기능을 통해 성질이 다른 두 물체 사이의 열적 특성을 고려한 열해석 사례를 살펴보고자 합니다.

Maxwell을 활용하면 변압기, 모터 등에서 발생하는 전자기 손실을 정밀하게 해석할 수 있습니다. 이때 형상 유지를 위해 포함된 플라스틱 재질의 보빈(Bobbin)과 같은 구조물은 전자기 해석 결과에 직접적인 영향을 주지 않습니다. 따라서 해석 속도 향상을 위해 해당 객체를 Non Model로 처리하는 경우가 많습니다.

그러나 Maxwell에서 산출한 손실 값을 Icepak으로 연계하여 열해석을 수행하려면 상황이 달라집니다.

보빈은 전자기적 손실은 거의 없지만, 실제 제품에서는 권선 및 코어와 접촉하며 열전달 경로의 일부로 작용합니다. 즉, 손실이 0에 가깝더라도 열전도 특성은 분명히 존재합니다.

이처럼 전자기 해석에서는 제외되었지만, 열해석에서는 열전달 경로로 고려해야 하는 경우에 유용하게 사용할 수 있는 기능이 바로 Icepak의 Network 기능입니다. Network 기능을 활용하면 두 물체 사이의 열저항(또는 열전달 계수)을 등가 회로 형태로 정의하여, 실제 접촉 특성을 반영한 보다 현실적인 열해석이 가능합니다.

아래의 창은 서로 다른 두 물체의 접촉 면을 선택하여 Network 설정한 예시입니다. 해석 모델 기준으로 Face36는 플라스틱(PET) 물성의 보빈 면이고 Face63은 Maxwell 해석을 통해 전자기 손실이 계산된 Copper 물성의 Coil 면입니다.



두 면 사이에 R Link 값을 입력하여 열저항을 정의하였습니다. 

마지막 그림은 열저항을 설정한 경우와 설정하지 않은 경우의 온도 분포 비교 결과입니다. (좌: 열저항 설정 있음 / 우: 열저항 설정 없음)



해석 결과, 열저항을 설정한 경우에는 서로 다른 두 물체 사이의 열적 특성이 반영되어 열분포가 단순히 손실 발생 물체에 국한되지 않고, 접촉 특성을 고려한 보다 현실적인 온도 분포가 형성됨을 확인할 수 있습니다.