전자기 시스템의 규모와 복잡도가 커지면서 안테나 배열 해석, 대규모 전자기 시뮬레이션의 계산 성능, 복잡한 시스템의 메시 처리가 더욱 중요해지고 있습니다.
Ansys HFSS 2025 R2에서는 이러한 요구에 맞춰 배열 안테나 후처리 성능부터 GPU 가속 솔버, SBR+ 시각화, Mesh Fusion, Layout Component 사용성까지 다양한 기능이 개선되었습니다.
이번 업데이트에서 주목할 만한 변화는 크게 다음과 같습니다.
- Large Array Beam Steering 성능 개선
- GPU-Accelerated Direct Solver 지원
- Frequency Sweep Solver 가속
- SBR+ VRT 시각화 및 Hybrid Simulation 개선
- Mesh Fusion 및 Layout Component 기능 강화
- PEC Backing이 없는 Wave Port 지원
각 기능이 실제 HFSS 해석 환경에서 어떤 의미를 갖는지 살펴보겠습니다.
1. 대규모 배열 안테나 Beam Steering 성능 개선
HFSS 2025 R2에서는 수많은 안테나 요소로 구성된 배열 안테나의 후처리 시간을 줄이기 위해 Weighted Element Pattern Mode가 도입되었습니다.
기존 방식에서는 빔 스티어링 조건이 변경될 때마다 전체 배열의 방사 패턴 계산 부담이 커질 수 있었습니다.
새로운 방식은 먼저 각 배열 소자의 원거리장 패턴을 계산하고 그 결과를 메모리 또는 디스크에 저장합니다.
이후 빔 방향을 변경할 때 전체 전자기 해석을 반복하는 대신 저장된 Element Pattern에 필요한 Excitation Weight의 진폭과 위상을 적용해 최종 방사 패턴을 생성합니다.
따라서 수십 개에서 수천 개의 요소를 포함하는 Phased Array에서 여러 스캔 각도를 분석해야 할 때 후처리 효율을 크게 높일 수 있습니다.
그림 2. Faster Array Beam-Steering 예시
3D Component Array 스냅 기능
2025 R2에서는 3D Component Array의 Virtual Cell을 다른 셀이나 기준점에 맞춰 배치할 수 있는 Snapping 기능도 지원됩니다.
내부 셀뿐 아니라 배열 외부 경계에 대해서도 스냅할 수 있어 배열 요소의 위치를 보다 정확하게 맞출 수 있습니다.
특히 주변 구조물과 안테나 셀의 정렬이 중요한 복잡한 배열 시스템에서 모델링 편의성을 높여줍니다.
Triangular Lattice 시각화 지원
기존의 Rectangular Lattice 중심 배열 구성에서 한 단계 더 나아가 2025 R2에서는 Triangular 및 Hexagonal 형태의 배열 구조를 보다 직관적으로 확인할 수 있는 시각화 기능이 강화되었습니다.
삼각 격자를 사용하는 Phased Array 설계에서 배열 구조를 보다 명확하게 확인할 수 있어 모델 생성 및 검증 과정의 편의성이 높아졌습니다.
Non-Uniform Unit Cell 지원
3D Component Array에서는 크기나 형태가 서로 다른 Unit Cell을 하나의 배열 안에서 사용하는 Non-Uniform Unit Cell 기능도 지원됩니다.
완전한 타일 기반 배열 구조를 유지하면서도 셀 크기를 다양하게 구성할 수 있어 보다 복잡한 배열 안테나 설계에 활용할 수 있습니다.
2. GPU-Accelerated Direct Solver로 대규모 해석 성능 향상
HFSS 2025 R2에서는 NVIDIA cuDSS를 활용한 Sparse Direct Solver GPU 가속 기능이 Beta로 제공됩니다.
cuDSS는 NVIDIA CUDA-X 기반의 GPU 최적화 Sparse Direct Solver로 대규모 행렬 연산을 GPU에서 가속하는 기술입니다.
특히 NVIDIA Grace CPU와 GPU가 NVLink-C2C를 통해 연결된 환경에서는 CPU와 GPU 사이의 메모리 활용 효율을 높여 대규모 전자기 모델의 계산을 가속할 수 있습니다.
HFSS에서는 Direct Matrix Solver를 사용하는 Adaptive Pass 단계에서 GPU 가속 기능을 활용할 수 있습니다.
그림 7. GPU-Accelerated Direct Solver 사용 예시
Frequency Sweep Solver 가속
2025 R2에서는 Frequency Sweep 과정에서 이전에 계산된 Solver Data를 재사용하는 기능도 추가되었습니다.
동일한 Mesh와 Boundary 정보를 디스크에 캐싱하고 이후 Sweep 과정에서 다시 활용함으로써 반복 계산을 줄이는 방식입니다.
원본에서 소개한 사례에서는 모델에 따라 약 1.08배에서 2.27배의 해석 시간 개선이 확인되었습니다.
3. SBR+ 시각화 및 Hybrid Simulation 개선
VRT Footprint Field Visualization
HFSS의 SBR+(Shooting and Bouncing Rays)는 자동차, 항공기, 레이더 및 대규모 플랫폼과 같이 전기적으로 큰 구조의 전자기 해석에 활용됩니다.
2025 R2에서는 Visual Ray Tracing(VRT) 기능이 개선되어 SBR 또는 CW Ray가 구조물에 반사되는 위치를 Footprint 형태로 시각화할 수 있습니다.
각 반사 지점의 전류 밀도를 기반으로 Footprint를 표시해 Ray가 구조물과 어떻게 상호작용하는지 보다 직관적으로 확인할 수 있습니다.
Parametric Animation도 지원되어 파라미터 변화에 따른 Ray 경로와 Footprint 변화를 시각적으로 분석할 수 있습니다.
Advanced Hybrid Simulation Links
HFSS 2025 R2에서는 SBR+ Solution 간 Far-Field Link를 활용하는 Hybrid Simulation 기능도 개선되었습니다.
여러 안테나와 장애물, 플랫폼이 동시에 존재하는 환경에서 안테나 간 차폐와 구조물의 영향을 포함한 상호작용을 분석할 수 있습니다.
자동차 레이더나 항공·방산 시스템처럼 여러 안테나가 복잡한 플랫폼에 장착되는 경우 활용도가 높습니다.
그림 11. 향상된 하이브리드 시뮬레이션 링크 예시
4. Mesh Fusion과 Layout Component 기능 강화
HFSS 2025 R2에서는 복잡한 Component 기반 모델을 다루기 위한 Mesh Fusion 기능이 한층 강화되었습니다.
특히 하나의 Component Mesh Envelope 안에 다른 Component가 완전히 포함되는 경우도 지원해 복잡한 시스템의 메시 처리가 보다 유연해졌습니다.
Mesh Region Option for Layout Components
Layout Component의 Mesh Region도 기존 Bounding Box뿐 아니라 Conformal, Convex Hull 등 다양한 형태로 정의할 수 있습니다.
PCB처럼 형상이 복잡한 레이아웃에서는 실제 Component 외곽에 더욱 가까운 Mesh Region을 구성함으로써 불필요한 메시 영역을 줄일 수 있습니다.
Selected Net Visualization
2025 R2에서는 HFSS 안에서 Layout Component에 포함된 특정 Net을 선택해 시각적으로 강조할 수 있는 기능도 제공됩니다.
복잡한 PCB 또는 Package 모델에서 원하는 신호선의 위치와 연결 상태를 빠르게 파악할 수 있어 모델 검토와 디버깅 효율을 높일 수 있습니다.
Layout Component 사용성 개선
Layout Component를 HFSS Design에 추가하는 작업도 간소화되었습니다.
Model 리본 메뉴에서 Browse Layout Components와 Show/Hide All Component Layouts 기능을 사용할 수 있어 Layout Component의 추가와 표시 상태를 보다 쉽게 관리할 수 있습니다.
Mesh Envelope Padding
Mesh Envelope의 여유 공간을 지정하는 Padding 설정도 지원됩니다.
비율 또는 절대값을 사용할 수 있고 각 방향별로 개별 설정할 수 있어 Component 사이의 메시 영역과 간격을 보다 세밀하게 조절할 수 있습니다.
HFSS 2025 R2에서는 각 Layout Component에 사용할 Mesh Technology도 선택할 수 있습니다.
주요 옵션으로는 다음과 같은 방식이 제공됩니다.
- Volume – Auto
- Volume – Classic
- Volume – TAU
- Volume – Phi
- Phi+
이를 통해 모델과 해석 목적에 따라 적합한 메시 방식을 선택할 수 있습니다.
5. PEC Backing 없는 Wave Port 지원
HFSS 2025 R2에서는 Wave Port Without PEC Backing 기능이 추가되었습니다.
기존 Wave Port 설정 환경에서는 Port 뒤쪽 PEC 조건과 전파 방향 설정이 중요한 요소였습니다.
이번 업데이트에서는 PEC Backing 없이도 Wave Port를 정의할 수 있으며, Modal Wave Port에서는 사용자가 전파 방향을 직접 지정할 수 있습니다.
Properties에서 Specify Direction을 활성화해 방향을 지정하고, 필요하면 Flip Direction으로 반대 방향을 설정할 수 있습니다.
반면 Terminal Wave Port에서는 전파 방향을 자동으로 처리하기 때문에 사용자가 별도로 지정할 필요가 없습니다.
HFSS 2025 R2 주요 업데이트 한눈에 보기
| 주요 기능 | 업데이트 내용 | 기대 효과 |
|---|---|---|
| Beam Steering | Weighted Element Pattern 기반 후처리 | 대규모 배열 방사 패턴 계산 속도 향상 |
| 3D Component Array | Snapping, Triangular Lattice, Non-Uniform Cell | 배열 안테나 모델링 편의성 향상 |
| GPU Direct Solver | NVIDIA cuDSS GPU 가속 | 대규모 전자기 해석 계산 시간 단축 |
| Frequency Sweep | 저장된 Solver Data 재사용 | 반복 Sweep 계산 효율 향상 |
| SBR+ | VRT Footprint 및 Hybrid Link 개선 | 대규모 플랫폼 전자파 해석 시각화 강화 |
| Mesh Fusion | 중첩 Component Mesh 지원 | 복잡한 시스템 메시 구성 개선 |
| Layout Component | Mesh Region, Net Visualization 등 | PCB 및 Package 해석 워크플로 개선 |
| Wave Port | PEC Backing 없는 Port 지원 | Wave Port 설정 유연성 확대 |
어떤 엔지니어에게 유용한 업데이트일까?
1. 배열 안테나 및 레이더 설계 엔지니어
대규모 Phased Array에서 여러 Beam 방향을 반복적으로 분석한다면 Weighted Element Pattern과 개선된 Beam Steering 후처리가 특히 유용합니다.
2. 대규모 HFSS 모델 사용자
행렬 크기가 큰 전자기 모델을 다루는 경우 GPU-Accelerated Direct Solver와 Frequency Sweep Acceleration을 통해 계산 시간을 줄일 수 있습니다.
3. 자동차·항공·방산 전자기 해석 엔지니어
복잡한 플랫폼과 여러 안테나 사이의 상호작용을 분석한다면 SBR+의 VRT Footprint와 Hybrid Simulation 개선 기능을 활용할 수 있습니다.
4. PCB 및 Package 해석 엔지니어
Mesh Fusion과 Layout Component 개선 기능은 PCB, Package, Antenna Component가 함께 포함된 복잡한 시스템의 모델 구성과 디버깅을 보다 효율적으로 수행하는 데 도움이 됩니다.
HFSS 2025 R2의 핵심은 대규모 해석 성능과 모델링 효율
Ansys HFSS 2025 R2는 단순한 기능 추가보다 대규모 전자기 시스템을 보다 빠르고 효율적으로 해석하는 방향에 초점이 맞춰져 있습니다.
대규모 배열 안테나에서는 Weighted Element Pattern을 통해 Beam Steering 후처리 시간을 줄일 수 있고, NVIDIA cuDSS 기반 GPU Direct Solver는 대형 행렬 계산을 가속하는 데 활용할 수 있습니다.
또한 SBR+ VRT 시각화와 Hybrid Simulation 개선은 복잡한 플랫폼 환경의 전자파 전파와 안테나 상호작용 분석을 지원합니다.
Mesh Fusion과 Layout Component 개선 역시 복잡한 PCB, Package, Antenna 시스템을 하나의 HFSS 모델로 구성하는 과정의 효율성을 높여줍니다.
배열 안테나, 5G·6G, 레이더, 위성통신, 자동차 전장 또는 복잡한 전자기 시스템을 설계하고 있다면 HFSS 2025 R2의 신규 기능을 실제 해석 환경에 어떻게 적용할 수 있는지 검토해볼 만합니다.
FAQ
Q. Ansys HFSS 2025 R2의 대표적인 업데이트는 무엇인가요?
A. 대규모 배열 안테나 Beam Steering 개선, NVIDIA cuDSS 기반 GPU Direct Solver, SBR+ VRT 시각화, Mesh Fusion 및 Layout Component 개선, Wave Port 기능 강화가 대표적인 변화입니다.
Q. HFSS 2025 R2의 Beam Steering이 빨라진 이유는 무엇인가요?
A. 각 배열 요소의 원거리장 패턴을 먼저 계산해 저장하고, 이후 스캔 방향이 바뀔 때 저장된 패턴에 새로운 진폭 및 위상 가중치를 적용하는 Weighted Element Pattern 방식을 사용하기 때문입니다.
Q. HFSS에서 GPU를 사용할 수 있나요?
A. HFSS 2025 R2에서는 NVIDIA cuDSS를 활용한 Sparse Direct Solver GPU 가속 기능이 Beta로 제공됩니다. 지원 조건과 적용 단계가 있으므로 실제 사용 환경에서는 GPU 및 Solver 설정을 함께 확인해야 합니다.
Q. HFSS SBR+는 어디에 활용되나요?
A. 자동차, 항공기, 레이더, 위성, 대형 안테나 플랫폼 등 전기적으로 큰 구조에서 전자파 전파와 반사, 안테나 상호작용을 분석하는 데 활용됩니다.
Q. Mesh Fusion이란 무엇인가요?
A. 서로 다른 Component가 포함된 복잡한 HFSS 모델에서 각 Component의 메시를 연결해 하나의 전자기 시스템으로 해석할 수 있도록 지원하는 기능입니다.
출처: Ansys HFSS 2025 R2 What’s New
문의 및 기술 협력
모아소프트에서는 빔 스티어링, GPU-Accelerated Direct Solver, SBR+ 업데이트등 Ansys HFSS 2025 R2에서 업데이트 된 기능의 제품을 제공하고 있습니다.
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