SMITHSONIAN ASTROPHYSICAL OBSERVATORY

SOLIDWORKS 솔루션을 사용한 첨단 천체 물리학 연구 혁신

당면과제

과학 연구 시스템 개발을 가속화하고 설계 시각화를 개선하여 천체 물리학 과학자 및 연구자와 협업을 개선합니다.
솔루션

SOLIDWORKS 및 SOLIDWORKS Premium 설계 소프트웨어, SOLIDWORKS Simulation Premium 해석 소프트웨어, SOLIDWORKS Enterprise PDM 제품 데이터 관리 소프트웨어 솔루션을 구축합니다.
결과

•  개발 및 기계 가공 시간과 비용 절약

•  비선형 해석 시간을 1주일에서 30분으로 단축

•  시스템 경량화 및 성능 보장

•  설계 시각화 개선

하버드 스미소니언 CFA(천체 물리학 센터)는 하버드 천문대와 SAO(스미소니언 천체 물리학 천문대)의 리소스 및 연구 시설을 하나의 책임 기관으로 결합하여 물리학적 프로세스를 연구하며 우주의 특성과 발전을 파악하고 있습니다. 스미소니언과 하버드의 과학자 300명이 다양한 천체 물리학 연구 프로그램을 공동으로 진행하고 있습니다. SAO의 엔지니어링 그룹은 첨단 연구 기기와 시스템을 개발하기 위해 천체 물리학자 및 과학자와 협업하고 있습니다. 프로젝트 엔지니어, David R. Caldwell에 따르면, SAO는 원래 연구 시스템 개발을 위해 다양한 CAD 도구를 사용했다고 합니다. 하지만 2005년에 SAO 엔지니어는 단일 3D 개발 플랫폼으로 표준화하기 위해 도구 전환을 시작했습니다. "저희는 원리 과학자가 제안한 아이디어를 연구하는 소규모 실험실과 같은 역할을 합니다."라고 Caldwell은 설명합니다. "과학자에게 아이디어가 떠오르면 스케치하고 설계하여 프로젝트에 필요한 시스템을 구축합니다." 이러한 환경에서 통합 설계 시스템을 사용하면 개발, 프로토타입 제작, 생산을 촉진할 수 있습니다. 다른 CAD 프로그램 역시 시도해봤지만 결국 SOLIDWORKS® 로 표준화하기로 결정했습니다."라고 Caldwell은 말합니다. "SOLIDWORKS를 선택한 데에는 여러 가지 이유가 있습니다. 이 소프트웨어는 사용이 간편하고 통합 해석 도구를 이용할 수 있으며 기술 문서를 시각적으로 표현하는 데 효과적입니다. 또한 SOLIDWORKS는 MasterCAM® 기계 가공 소프트웨어와 직접 통합되며 다양한 유형의 CAD 데이터를 처리합니다. SOLIDWORKS를 사용하면 과학자들과 설계에 대한 의견을 나누고 시스템을 더욱 효율적이면서 경제적으로 설계 및 구축할 수 있습니다." SAO 엔지니어는 SOLIDWORKS 및 SOLIDWORKS Premium 설계 소프트웨어, SOLIDWORKS Simulation Premium 해석 소프트웨어, SOLIDWORKS Enterprise PDM(EPDM) 제품 데이터 관리 소프트웨어를 사용해 SPP(Solar Probe Plus) 및 REMO(Remote Environmental Monitoring Observatory) 등에 사용되는 항공 및 지상 기반의 연구 시스템을 개발하고 있습니다.

"우주의 기원에 대한 답을 찾는 시스템이나 지구 환경의 건강 상태를 통찰할 수 있는 시스템 등 무엇을 개발하든 SOLIDWORKS 도구를 사용해 수준 높은 성능으로 인류의 지식에 대한 갈증을 해소하는 데 도움이 되는 설계를 효율적이면서 경제적으로 작성하고 있습니다." — David R. Caldwell 프로젝트 엔지니어

개발 및 기계 가공 간소화

SOLIDWORKS를 구축한 후 SAO는 차세대 센서 및 연구 시스템 설계, 프로토타입 제작, 제조 기간을 단축하여 시간과 비용을 절약하였습니다. SAO 엔지니어들은 SOLIDWORKS 설계 및 SOLIDWORKS Simulation Premium 해석 도구를 사용하여 설계를 모델링하고 시각화함은 물론 비선형 좌굴, 진동, 열, 고유진동수 해석을 수행하여 프로젝트 설계를 가상으로 수정할 수 있습니다. SOLIDWORKS Simulation 도구를 통해 CFA 엔지니어는 제안 및 개념 설계 단계 중에 기술 해석을 효과적으로 수행하여 개념의 기술 검증 수준을 높일 수 있습니다. SOLIDWORKS가 MasterCAM의 지오메트리 엔진으로 기능하기 때문에 설계를 최적화한 후 SAO 기계 공장에서 기계 가공을 빠르게 설정할 수 있습니다. "통합 플랫폼에서 작업하면 모든 단계에서 시간이 절약됩니다." 라고 Caldwell은 강조합니다. "일주일은 걸리던 비선형 시뮬레이션 문제를 몇 시간 만에 해결할 수 있습니다. 이렇게 빠른 속도로 설계를 빠르게 최적화하고 정상적으로 기능하는 설계를 제공할 수 있습니다. 그런 다음 프로토타입이나 최종 파트를 가공해야 할 때 기계 기술자가 추가로 시간을 단축합니다. SOLIDWORKS 피처 트리에서 되돌아가 연관성을 잃지 않고 수정본 관리를 유지하면서 필요한 지그 및 비품을 이해할 수 있습니다."

태양을 향하여

SAO는 SOLIDWORKS를 활용해 인류 최초의 행성 착륙과 같이 매우 어려운 엔지니어링 과제를 해결하고 있습니다. 미국 NASA(National Aeronautics and Space Administration) 의 SPP(Solar Probe Plus)는 2018년에 발사됩니다. 자동차 크기의 이 우주선은 태양 대기로 직접 돌입하게 됩니다. SAO 의 역할은 태양풍에 함유된 전자, 양성자, 헬륨 이온의 특성을 측정하는 Faraday 센서를 비롯한 SWEAP(Solar Wind Electrons Alphas and Protons) 우주선 탑재 장비를 개발하는 것입니다. 이 프로젝트가 어려운 이유는 센서가 우주선 외벽에 위치하여 극심한 열과 방사선에 노출되기 때문입니다.
"이 센서는 극한의 환경에서 작동하기 때문에 통합 해석 도구를 사용해야 합니다."라고 Caldwell은 설명합니다. "최근 Marshall Space Flight Center의 태양풍 시설에서 프로토타입 시험을 실행했는데 시뮬레이션에서 예측한 결과대로 센서가 작동하였습니다. "우주 비행 시스템에서 무게는 중요한 요소입니다."라고 Caldwell은 덧붙입니다. "SOLIDWORKS Simulation Premium 은 두께나 재료를 변경하는 데 필요한 정보를 제공하고 설계를 확실히 최적화합니다."

지구 상태 모니터링

우주 관련 프로젝트 외에도 SAO는 SOLIDWORKS를 사용하여 관측소에서 소중한 생태계를 모니터링하고 지구 건강 상태에 대한 정보를 제공하는 스펙트럼 및 디지털 이미징 센서 시스템인 REMO와 같은 지구에 대한 프로젝트도 처리합니다. "우주의 기원에 대한 답을 찾는 시스템이나 지구 환경의 건강 상태를 통찰할 수 있는 시스템 등 무엇을 개발하든 SOLIDWORKS 도구를 사용해 수준 높은 성능으로 인류의 지식에 대한 갈증을 해소하는 데 도움이 되는 설계를 효율적이면서 경제적으로 작성하고 있습니다."