이번 자료는 Ansys SPEOS를 활용한 UV-C 해석이다.
모아소프트는 인천공항에 적용되는 UV-C 살균장비의 음영지역 해석 시뮬레이션을 진행한 경험이 있다.
이번 포스트는 SPEOS를 활용한 시뮬레이션 분야 중 UV-C 살균 해석 분야도 있다는 점을 소개하기 위한 글이다.
UV-C 살균장비 간략화 모델링
아래 이미지는 UV-C 살균장비를 간략화하여 모델링한 결과이다.
음영지역을 파악하기 위해 구조체와 바닥은 **반사율 100%**가 되도록 설정하였다. UV-C 램프 광원은 250W, 255nm로 설정하였다.
살균장비를 지나는 물체는 직육면체 박스로 모델링하였다. 또한 음영지역을 파악하기 위해 바닥과 박스에 조도 센서를 입력하였다.
Direct Simulation 설정
UV-C 광원의 음영지역을 파악하기 위해 Direct Simulation 기능을 사용하였다.
각각의 구조체, 광원, 센서를 지정하였다. Number of Ray는 간단한 조건으로 200,000으로 설정하였다.
UV-C Direct Simulation 결과
아래 이미지는 Number of Ray를 200,000으로 설정했을 때의 Direct Simulation 결과이다.
UV-C 살균장비를 지나가는 물체가 장비의 임의 위치에 있을 때의 결과를 보여준다. 이를 통해 살균장비 내부에서 UV-C 광원이 도달하는 영역과 상대적으로 빛이 적게 도달하는 음영지역을 확인할 수 있다.
해석 정확도 향상을 위한 Local Mesh와 Script 자동화
앞선 Simulation은 Number of Ray를 낮게 설정한 해석이다.
보다 정확한 음영지역 분석이 필요한 경우에는 Number of Ray를 더 높게 설정할 수 있다. 또한 음영지역을 파악해야 하는 부분에 Local Mesh를 부여하면 해석 시간은 증가하지만, 더 정확한 결과를 얻을 수 있다.
이번 과제에서는 SPEOS에서 제공하는 Script 기능을 이용해 시뮬레이션 과정을 자동화하였다. 이를 통해 반복적인 해석 조건 설정과 결과 확인 과정을 효율화할 수 있으며, UV-C 살균장비 내부의 조사 영역과 음영지역을 보다 체계적으로 분석할 수 있다.
정리
Ansys SPEOS는 UV-C 살균장비의 광원 조건, 반사 조건, 조도 센서 설정, Direct Simulation을 활용해 음영지역을 분석하는 데 활용할 수 있는 광학 해석 솔루션이다.
UV-C 살균장비처럼 빛의 도달 여부가 성능에 직접적인 영향을 주는 시스템에서는 단순한 구조 설계뿐만 아니라, 광원 분포와 음영지역을 함께 검토하는 것이 중요하다.
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