[잡담] - 러기드(Rugged) PC

1. 러기드 PC

들고다니던 노트북을 실수로 떨어뜨리면 어떨까? 이런 상황에 어떤 답이 나올지 생각해볼 필요조차 없을 것이다. 쓸데없는 대부분은 말짱할 것이고, LCD나 하드디스크처럼 가장 비싸고 중요한 부품만 맛이 갈 것이기 때문이다. 운이 좋게 LCD나 하드디스크, 아니면 둘 다 성하게 남을 수도 있지만, 그거야 진짜 운이 좋을 때의 이야기고 노트북 추락사에서는 그런 행운을 보기란 쉽지 않다.

물을 쏟아도 상황은 비슷하다. 키보드 위에 엎질러진 물은 확실히 주워담을 수 없는 법이다. 대부분의 물은 키보드 아래 쪽으로 스며들기 마련이다. 키보드 아래에 있는 것은 다른 아닌 기판. 물이 닿은 기판은 말하나 마나 아닌가. 응달에 잘 말리면 작동할 수도 있지만, 아무튼 물을 엎질렀으면 서비스 센터 구경도 해볼 겸 해당 업체에 AS를 맡기는 게 상책일 정도로 노트북은 치명적인 손상을 입은 상태일 수 있다.

이처럼 노트북은 낙하 충격이나 어쩌다 침투한 물에 망가질 확률이 매우 높은 장치지만 꼭 그런 장치만 있는 것은 아니다. 충격에 강하고 물의 침투에도 안전한 러기드(Rugged) PC가 있기 때문이다. 러기드 또는 러기디즈드(Ruggedized) 모두 같은 의미로 매우 험한 환경에서도 쓸 수 있는 매우 튼튼한 노트북을 뜻한다. 단어가 가진 뜻과 그 생김새 때문에 '울퉁불퉁한' 노트북이라고 하는 이도 있지만, 여느 PC나 노트북과 다른 특수 PC을 가리키는 용어로 쓰이는 게 더 바람직하다고 본다.

이러한 러기드 PC는 대부분 산업 현장이나 군사 작전 지역 등에서 쓰인다. 길거리에 있는 키오스크나 진동이 많은 자동차에서 쓰는 카 PC도 이러한 러기드 PC의 범주 안에 든다고 볼 수 있지만, 주요 수요처는 군 부대나 산업 현장이다. 큰 충격이나 먼지, 습기, 매우 높은 온도 같은 온갖 이물질의 침투와 PC가 작동하기 어려운 험한 상황에서 쓰도록 만든 것이다 보니 산업 현장이나 군 작전 지역 같은 환경이 별로 좋지 않은 곳에 딱 들어맞는다. 영화 트랜스포머의 초반, 카타르에 주둔해 있던 미군의 한 소대장이 미국에 있는 가족과 위성으로 화상 통화를 할 때 (실제 있는지 알 수 없는) HP의 러기드 노트북를 이용하는 장면처럼 세계 각국에 파견된 미군이 실제로 쓰고 있다.

그러다보니 러기드 PC는 일반 노트북이나 PC처럼 세련되거나 예쁜 것과는 거리가 멀고 투박하고 무겁다. 그나마 휴대하기 좋게 크기를 줄이거나 손잡이를 단 것이 눈에 띌 뿐 결코 사고 싶은 생각은 안든다(물론 쉽게 살 수 있는 가격도 아니다). 러기드 디바이스로 확대하면 PDA나 계산기, GPS 등도 포함된다.

러기드 PC는 사실 일반 PC는 거의 찾기 어렵다. 대부분이 노트북이나 UMPC 형태라 쓰는 부품도 노트북용이다. CPU나 메인보드 칩셋, 그래픽 칩셋, 하드디스크 등 일반적인 부품과 다르지 않고, 하드디스크 대신 SSD를 쓰는 것도 종종 있다. 이처럼 평범한 부품을 썼지만, 던지고 밟고 물을 부어도 가혹한 환경에서 견디도록 외부 물질의 침투를 막는 봉인 처리와 충격을 완화하는 설계, 큰 충격이나 열에도 제품이 변형되지 않는 단단한 재질을 쓰는 것은 일반 노트북과 다르다. 하지만 일반적인 부품을 써서 노트북을 만드는 것보다 어려운 문제도 있다. 먼지나 물이 침투하지 않도록 모든 막과 틈을 막아야 하는 탓에 안쪽의 칩이 내는 열을 외부로 빼내거나 식힐 수 있는 대책도 포함해야 하고 햇빛이 쨍쨍한 대낮에도 LCD 화면이 또렷하게 보여야 한다. 그냥 튼튼하게 만드는 게 중요한 것이 아니라 여러 기후 조건이나 작업 환경에서 제대로 작동하는 게 무엇보다 중요한 것이다.

때문에 테스트도 이러한 환경 조건에 맞춰 시행된다. 방수나 방진 정도를 측정하는 국제 표준은 IP(ingress protection)지만, 실제 환경에 따른 테스트는 미국방 규격 MIL-STD-810(지금은 810F까지 변경)을 인용한다. 1960년에 만들어져 지금까지 개량되어 온 이 규격은 야전에서 운용할 수 있는 장비인지 검증하기 위해서 만든 미군 표준으로 군사 작전을 펴는 지역별 기후 조건에 따라 세부적인 테스트를 규정하고 있다. 무려 500쪽에 달하는 테스트 가이드에는 저압과 고온 저온, 온도 충격, 유체에 의한 오염, 태양열 복사, 강우, 습도, 곰팡이, 염무, 모래 바람, 폭발성 연무, 누수, 가속도, 진동, 소음, 충격, 불꽃 충격, 강한 산성 연무, 항공기 사격 진동, 온도-습도-진동-고도, 결빙, 화포발사 충격, 진동-음향-고온 등 여러 상황에 따른 테스트 방법을 자세히 설명하고 있다.

물론 노트북에 이 많은 테스트를 다 할 때도 있고 PC의 작동에 영향을 미치는 온도, 습도, 모래와 먼지, 기압, 충격에 관한 일부 테스트만 할 때도 있다. 때문에 일부 러기드 PC의 제원을 보면 각 항목별로 미국방 규격의 어떤 테스트를 충족했는가를 밝히고 있다. 이를 테면 작동 온도를 표시할 때 '10~80도(MIL STD 810F 표준 실험 결과)'과 같은 식인데, 이를 보면 대략적인 성능 테스트를 짐작할 수 있다. 러기드 PC는 그 결과에 따라 4가지로 분류된다. 다른 노트북보다 내구성이 좋은 듀러블(durable)과 세미 러기드(semi-rugged), 러기드, 울트라(ultra) 또는 풀리(fully) 러기드로 세밀하게 나눌 수 있다. 하지만 명확한 구분은 업체마다 다른데, 세미 러기드는 키보드 위에 엎질러진 물이나 먼지로부터 보호하는 수준이라면 풀리 러기드는 온도나 높은 고도의 강한 기압 등 극한의 상황에서도 작동하는 최고 능력을 의미한다고 볼 수 있다.

러기드 PC는 한 대에 수백만~수천만 원을 넘는다. 운용 목적에 맞게 여러 인터페이스와 소프트웨어를 포함하면 가치는 높아진다. 그래도 일반적인 수준의 러기드 노트북은 3천 달러 안팎이다. 물론 이보다 싼 러기드 PC도 있지만, 기본 운영체제만 갖춘 완전(fully) 러기드 노트북이 이 정도라는 것만 참고하자.

이 PC를 만드는 업체는 익히 알려진 곳은 아니었다. 그나마 알려진 PC 업체는 파나소닉 정도였고 Augmentix XTG나 Azonix, Intermec, Itronix,  Psion Teklogix, GETAC 등 낯선 업체가 대부분이다. 하지만 HP, 델, 레노버 등 대형 노트북 업체들도 러기드 PC를 하나쯤은 발표한 바 있거나 준비하고 있다. 대형 업체가 뛰어 든 러기드 PC 시장의 규모가 얼마나 되는지는 정확하게 알 수 없지만, 세계 여러 나라에 파견된 미군이 소모하는 러기드 PC가 4억 달러에 달한다니 짭짤한 시장이 아닐 수 없을 것이다.

이와 딱 일치하는 것은 아니지만, 인텔도 한때 러기드 PC 전용 플랫폼인 코드명 자아그루티(jaagruti)를 2006년 3월에 소개한 적도 있다. 군사용이나 산업용보다는 키오스크처럼 좀더 보편화된 특수 시장을 노리고 내놓았은 플랫폼이었는데, 지금도 이것을 발전시키고 있는지는 알 수 없다. 단지 이러한 플랫폼의 등장을 보면 눈에 잘 띄지 않는 PC 시장을 개척하려는 노력이 계속되고 있음을 알 수 있다. 일찌감치 레드 오션 시장으로 진입한 PC 시장이지만, 러기드 PC처럼 대중화되지 않은 분야를 상대로 한 PC는 아직 블루 오션이 아닐까?

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던지고 밟고 물에 빠뜨려도 끄떡없는 러기드 PC Part.2 2007/11/06 오후 8:45 | Personal Computing

앞서 '던지고 밟고 물에 빠뜨려도 끄떡없는 러기드 PC Part.1'라는 글에서 비교적 짧게(???) 러기드 PC를 소개했지만, 말만 길게 주저리 쓰는 것보다는 직접 어떤 제품이 있는지 한번에 보는 것이 좋을 듯 싶다. 2007년도에 나온 신제품들과 눈여겨 볼만한 러기드 PC를 간단하게 살펴보자. 델 래티튜드 ATG D630 래티튜드 ATG D630은 D620의 후속모델로 델의 두 번째 (세미)러기드 PC로 10월에 출시했다. 인텔 코어 2 듀오 T7100~7800의 최고급 CPU를 꽂을 수 있고 4GB의 램과 충격 흡수 하드디스크 또는 SSD, 광학 드라이브 밝기 500 니트의 저반사 코팅된 14.1인치 LCD 등을 포함하고 있다. 특히 LCD가 대낮에도 잘 보이는 덕분에 야외에서 다루는 데 불편이 적다. 작동 온도는 알려지지 않았지만, 온도와 습도(10~90%), 먼지(6시간 노출), 저압(1만 피트 이하), 충격은 모두 MIL-STD-810F 표준에 따라 테스트를 마쳤다. RS232, VGA, RJ11, IEEE 1394, 기가비트 랜, 지문 인식기 같은 입출력 단자와 802.11a/g/n, 3G HSDPA, EVDO, 블루투스 2.1 EDR까지 최신 통신 기술까지 빠짐없이 갖췄다. 하지만 완전 밀폐형은 아닌 세미 러기드 PC에 가깝다. 값은 최저 2,198~최고 4천 달러 이상. GETAC V100 노트북이라기 보다는 초소형 태블릿 PC에 가깝다. 물론 완전한 러기드 PC다. GETAC V100은  휴대가 쉬울 만큼 작지만 화면이 돌려서 접은 뒤 펜으로 화면위에 뜬 프로그램을 다룰 수 있다. V100은 거의 모든 단자를 고무 마개로 막았기 때문에 적은 양의 물기는 침투하지 못한다. V100은 화씨 35~131도(최저 화씨 -4도), 습도 95%, 고도 1만5천 피트에서도 작동한다. 이 장치는 환경을 오염시키는 중금속을 거의 쓰지 않은 RoHS 인증까지 얻었다. 인텔 코어 듀오 U2500 초저전력 CPU와 512MB램(2GB 확장), 10.4인치 또는 12.1인치 터치 스크린, 충격 흡수가 되는 120~160GB SATA 하드디스크 등이 포함돼 있고 카메라를 옵션으로 달 수 있다. 802.11 a/b/g와 블루투스 2.0, GPS(옵션), CDMA1000과 WCDMA/HSDPA 등 통신망에 접속할 수 있다. 시작 가격은 3천550달러이고 지난 9월에 출시했다. Augmentix XTG630 텍사스 오스틴에 있는 사설 기업인 어그멘틱스가 만든 러기드 PC다. 이 노트북은 델의 래티튜드 노트북을 개량한 것으로 지난 8월에 출시되었다. 래티튜드를 기본으로 했지만 'Augmentix Armored Protection System'이라는 독자적인 마그네슘 하우징 다이캐스트를 쓰고 있다. 이것은 열 전도를 위한 복합물과 폴리카보네이트가 복합된 섬유유리, 압축 패킹한 다이캐스트, 그리고 특수 봉합제 등을 써서 만든 것이다. 덕분에 1m 위에서 떨어 뜨려도 말짱하고, IP54 수준의 방수가 될 뿐 아니라, 광범위한 온도에서도 작동한다. 무게는 약 3kg이지만 손잡이가 있어 휴대는 어렵지 않다. 코어 2 듀오 2.4GHz에 4GB 램, 충격 흡수 기능을 가진 1.8GB 80GB 하드디스크가 들어 있다. 하드디스크 대신 32GB SSD로 바꿀 수 있다. 802.11a/g/n과 블루투스 클래스 2, GPS, EVDO 또는 HSDPA(3.6Mbps) 등이 포함돼 있다. 지문 인식 장치 역시 포함되어 있고 화면은 대낮에도 잘 보이는 14.1인치(DirectVue)가 포함돼 있다. 값은 정해지지 않았다. CATCHER CCAP CCAP(Command and Control Application Platform)는 러기드 태블릿 PC로 V1.1과 V2.0 두 가지 모델이 있다.  V1.1은 키보드가 따로 없고 좌우 방향키와 몇 개의 버튼만으로 조작한다. 하지만 태블릿 PC라 화면을 직접 건드리면서 다루면 그만이다. 펜티엄 M 1.4GHz과 2GB 램, 40GB 하드디스크로 작동하고 밝은 햇빛 아래서도 화면이 보이는 6.4인치 TFT LCD를 쓴다. 하지만 화면 해상도가 640x480으로 낮다. V2.0은 1.1과 달리 아래 쪽에 키보드를 달았을 뿐만 아니라 H.264 형식으로 캡처하는 2배줌 PC 카메라를 달았고 1.2GHz 코어 2 듀오를 쓴다. 둘다 802.11 b/g, 블루투스, GPS가 기본으로 들어 있고, GSM이나 CDMA를 옵션으로 선택할 수 있다. 화씨 -22~131도에서도 돌아간다. 값은 직접 해당 업체에 문의해야 한다. GD-Itronix GoBook MR-1 자세한 내용은 '세계에서 가장 튼튼한 UMPC, GoBook MR-1'을 참조하기 바란다. 2007년 6월에 출시되었고 기본 모델이 4천450달러다. GD-Itronix GoBook VR-2 앞서 소개한 MR-1보다 큰, 세미 러기드 성능을 가진 노트북이다. 처음 세미 러기드 PC 시장에서 성공을 거둔 VR-1의 수정판으로 LCD와 CPU 등 몇몇 문제를 개선해 내놓았다. VR-2는 13.3인치 LCD에 밝은 대낮에도 액정이 잘 보이도록 다이나뷰(DynaVue)를 썼고, 인텔 코어 2 듀오 T7300(2GHz)와 2GB 램, 80GB 하드디스크를 넣었다. DVD-RW 드라이브도 들어 있다. 습도와 진동은 MIL-STD-810의 모든 테스트를 통과했고 작동 온도는 화씨 -4~140도다. 케이스는 먼지를 막는 방진만 되고 방수는 되지 않지만, 마그네슘 합금이라 제법 가벼우면서 튼튼하다. 값은 3천500달러다. MR-1과 똑같이 지난 6월에 나왔다. 파나소닉 터프북 CF-08 CF-08은 조금 색다른 형태로 윈도 CE를 쓰는 러기드 클라이언트다. 이는 따로 떨어진 본체의 정보를 모니터를 들고다니면 보는 것으로 무선 디스플레이(wireless display)라 부르기도 한다. CF-08은 1.2m 높이에서 떨어뜨려도 자 작동하고 IP54 테스트를 거쳐 먼지와 물의 침투를 잘 막아낸다. 알루미늄 복합 소재와 플라스틱 재질로 만든 케이스를 쓰는 CF 08의 무게는 1kg 정도로 그리 무겁지는 않다. 1,024x768로 표시하는 10.4인치 화면을 넣었지만, 터치스크린이라 화면을 조적할 수 있다. 모바일 CPU는 PXA270이 쓰였고 램과 롬은 각각 64MB다. 하드디스크는 없다. 값은 알려지지 않았고 지난 4월에 출시했다. 레노버 러기드 PC 아직 정식 발표된 것은 아니고 레노버 블로그를 통해 공개된 러기드 PC다. 키보드의 모양새가 영략없는 싱크패드지만, 아직 이 제품이 정식으로 출시된 것이 아니라 어떤 성능을 지녔는지는 알 수 없다. 단지 손잡이가 있고 물샐 틈 없이 단자들을 확실하게 틀어 막은데다 단단하게 생긴 다이캐스트를 보면 꽤 튼튼하게 생기긴 했다. 성능이나 기타 다른 요소는 확인 불가. 파나소닉 터프북 CF-30과 CF-52 파나소닉은 비즈니스와 세미 러기드, 풀리 러기드 등 세 가지 라인의 터프북 러기드 PC를 내놓고 있다. 터프북 52는 세미 러기드 노트북이고 CF-30은 풀리 러기드 노트북이다. 둘의 차이는 겉으로 보이는 것 만큼이나 크다. CF-52가 일반적인 충격과 키보드 위에 엎질러진 물의 침투를 막는 정도라면 CF-30은 큰 차가 밟고 지나가고 늪속에 처박아도 살아남을 수 있는 성능을 갖고 있다. CF-30은 러기드 PC를 시연하는 장면에서 자주 등장한 모델이기도 하다. 때문에 CF-52는 가볍게 보이지만, CF-30은 꽤 무거운 느낌을 준다. 2006년 11월에 나온 CF-30은 코어 듀오 L2400에 512MB 램, 충격 방지가 포함된 60~80GB 하드디스크, 1천 니트의 밝기를 지닌 13.3인치 TFT LCD, 802.11a/b/g와 블루투스가 기본 포함되어 있고 터치스크린와 EVDO, HSDPA, GPS 등을 옵션으로 고를 수 있다. 기본 모델가는 4천699달러. HP nr3600 앞서 소개한 영화 트랜스포머에 나왔던 바로 그 러기드 PC다. 이 PC는 최신 제품은 아니다 2004년에 봄에 출시된 제품으로 펜티엄 M 1.7GHz에 256MB, 12.1인치 TFT LCD 등을 달고 있고 40GB 하드디스크에 블루투스 무선 랜 등이 들어 있다. 영화에서는 멋지게 화상 통화를 하는 데 썼지만, 그야말로 구닥다리 중의 구닥다리다. 후속 기종은 나오지 않은 듯 하다.

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휴대용 통신기기 내충격성 예측 및 평가

엘지전자는 낙하충격용 해석 시스템인 Pam-Crash를 이용하여 휴대용 전화기에 적용하고 있다. 이 글에서는 제품 자체가 낙하되어 충격·파손이 발생하는 현상에 대해 CAE를 이용하여 해석하는 방법에 대해 살펴보고자 한다.

김 주 권 / 엘지전자 생산기술센터 기술개발연구소 PE팀에서 선임연구원으로 재직 중이며, 주로 낙하 충격 및 사출 성형 해석 업무를 담당하고 있다.
E-mail은 shimba@lge.co.kr

가전전제품의 낙하 충격은 기존에 충격의 대명사인 자동차의 충돌과는 달리 제품 자체의 낙하에 의해 발생되는 충격에너지가 제품에 영향을 미치는 것과 포장 상태에서 낙하되어 발생 하는 에너지가 제품을 보호하는 포장 완충재와 제품에 영향을 미치는 것으로 분류할 수 있다.
기존의 가전제품은 사용자의 특별한 과실이 아니면 제품 자체가 낙하되는 경우가 많지 않았으나, 최근 멀티미디어 제품이 많이 등장하면서 휴대용 전화기, 노트북 컴퓨터 등 제품 자체 가 낙하되어 충격 및 파손이 발생하는 경우가 점점 증가하고 있다.
충격에 대응한 제품 개발 프로세스 및 측정 방법은 68년에 제안되어 76년 ASTM(American Society for Testing and Materials)의 표준으로 채택되었으며, 현재까지도 이 기준에 따라서 제품을 개발하고 있다. 이 글에서는 휴대용 전화기를 중심으로 제품 자체가 낙하되어 충격/파손이 발생하는 현상에 대해 CAE(Computer Aided Engineering)를 이용하여 해석하는 기술에 대해 살펴보고자 한다. 여기에 사용된 3차원 CAD 시스템은 프로엔지니어이며, 낙하충격용 해석 시스템은 Pam-Crash이다.

해석 모델
대상 모델의 환경요인 분석 및 측정
점차 심화되고 있는 환경 규제에 따라 제품을 개발할 때 제품이 미치는 환경 요인을 분석하 고 제품 자체의 물성 및 영향을 측정하는 것이 가장 선행되어야 하는 항목이다. 환경 요인의 분석에 대한 내용은 자연 환경이나 사용자라는 인위적인 환경에 대해 발생되는 클레임(Claim)이나 제품의 낙하에 의해 환경에 미치는 충격 등에 대해 통계분석 처리하여 제품에 대한 규격으로 설정하여 제품에 반영시킨다.
그리고 제품 자체에 대해 측정하는 기술 항목은 인장 응력에 대한 변형률 측정을 위한 인장 시험, 단순 압축시 완충재의 응력, 변형률 측정을 위한 동적 압축시험, 굴곡강도와 굴곡탄성 률 측정을 위한 3점 벤딩 시험, 영계수, 프와송비 측정, 충격강도 측정, 유리, 고무, 복합재 료, 골판지, 펄프 몰드, 나무 등의 특수재 물성 시험으로 대별되는데, 제품의 특성 및 환경 영향을 고려하여 필요한 항목을 선별하여 측정한다. 휴대용 전화기를 대상으로 한 분석 및 측정에서는 제품자체가 완충재를 사용하지 않으므로 인장시험, 3점 벤딩 시험, 영계수, 프와송비 측정, 충격강도 측정 등을 실시하였다.

낙하충격 해석 기술
낙하충격에 필요한 해석기술을 망라하면 여러 가지가 있으나 관련된 기술을 모아서 분류하면 크게 모델링, 충격조건 정의, 재료물성 정의, 파손 평가·실험 등이다. 이러한 해석 기술 을 활용하여 휴대용 전화기의 개발에 적용하였는데, 해석에 있어서 선행되는 필수 조건인 재료의 기계적 특성 즉, 물성 정보를 확보하고, 낙하충격 시험을 통해 파손 경향을 확인한 뒤 해석을 실시하였다.
여기에 적용된 프로세스를 나타내면 다음과 같다. 휴대용 전화기(1) 모델에 사용되는 부품의 기계적 특성은 시험을 통해 측정하여 CAE를 위 한 입력 정보로 활용하는데, 측정된 대상 부품의 재료와 기계적 특성은 <표 1>과 같다.

해석대상 모델링 및 해석 방향

해석대상이 되는 휴대용 전화기의 모델링은 3차원 CAD인 프로엔지니어를 사용하여 <그림 2>와 같이 실시하였다. 충격해석을 위한 모델링은 충격에너지가 전달되는 경로상에 있는 모든 부품은 빠짐없이 모델링을 해야 하는데, <그림 3>과 같이 충격을 받는 방향이 전방향이므로 즉, 제품이 어느 방향으로 떨어질지 예측할 수 없으므로 해석도 전방향을 대상으로 실 시하였다.
위 <그림 3>에서 휴대용 전화기를 1.5m 높이에서 변형이 발생하지 않는 딱딱한 면(Rigid Wall)으로 6방향 즉, 제품의 전체 방향으로 자유낙하시킨다는 조건하에서 해석하는 것을 나 타낸다. 이 전화기는 자유낙하시 바닥면에 닿기 직전의 속도는 <식 1> 을 이용하여 계산한 결과 5.425m/sec가 계산되었다.
여기에서 g는 중력가속도, h는 낙하높이이다. 제품을 6면으로 낙하시킬 때, 제품과 바닥의 최초 접촉면을 살펴보면 제품의 바닥면과 좌· 우면으로 낙하될 때는 특정한 부품이 먼저 바닥에 닿지 않고 케이스 부분이 닿지만, Top 부분의 낙하시는 안테나, 프론트 부분 낙하시는 상위에 존재하는 윈도우부, 뒷면을 낙하시켰 을 때는 배터리 부분이 먼저 바닥에 닿는다.

이것은 위치에너지가 운동에너지로 바뀌어 제품이 바닥에 닿는 순간 충격에너지 즉, 변형에 너지로 변환되는 것을 나타낸다. <그림 4-a>에 나타낸 바와 같이 높이 h의 위치에너지는 운동에너지와 변형에너지로 변환된다. 이 에너지를 하나로 나타내면 <그림 4-b>와 같이 나타낼 수 있다. 여기에서 X축은 시간을 나타내며 Y축은 에너지를 나타낸다. 이 그래프상에서 운동에너지는 점차 감소하여 시간이 0.4msec가 경과될 때, 최소가 된 뒤 다시 증가하는 것을 알 수 있으며, 내부에너지는 역으로 점차 증가하다가 0.4msec를 정점으로 다시 감소하였다. 여기에서 에너지 보존법칙에 의 해 운동에너지와 내부에너지의 합은 항상 일정하다는 것을 해석 결과 그래프 상에서 알 수 있다.
만약 에너지의 합이 발산 혹은 수렴하여 나타나면 해석 조건 설정에서 잘못하여 Hourglass Mode가 발생되는 경우가 일반적이다. 이 경우에는 이 모드가 발생되지 않도록 Element 또 는 다른 조건을 수정하여 다시 해석하여야 한다. 정확한 해석 수행을 위하여 앞의 <그림 2>와 같이 모델링을 한 후에 형상을 엘리먼트로 나누기 위하여 메시 작업을 하였다. 엘리먼트의 크기를 크게 조정하면 해석의 정확성이 떨어 지고, 해석의 정확성을 높이기 위해 엘리먼트의 크기를 작게 할 수록 컴퓨터 처리능력의 한 계에 직면하므로, 이 2가지를 고려하여 엘리먼트의 수를 약 1만개가 되도록 조정하였다. 이렇게 하여 각 부품별로 메시 작업한 결과를 <그림 5>에 나타내었다.

해석 결과 및 고찰

Meshing이 완료된 부품을 컴퓨터상에 모아서 제품을 구성한 뒤, 이 제품이 충격을 받으면 어떻게 전달되는지를 정확히 계산하기 위하여 부품간에 어떻게 연결되어 있는지를 정의한다.  이때 연결 위치는 단순히 연결이라고 정의하지 않고 충격을 받았을때 운동이 가능한 방향 과 불가능한 방향을 고려하여 구속 조건을 설정한다.  
모든 구속조건이 설정된 뒤 낙하높이와 방향을 정의하여 충격해석을 실시한다. 충격해석은 앞에서 정의한 6방향으로 모두 실시하며 이때 충격이 제품에 어떤 영향을 미치는 지를 정량적으로 계산한다. <그림 6>에는 밑면 낙하와 윗면 낙하시 발생하는 충격 및 파손에 대해 해석적으로 계산하여 나타내었다.

해석 결과 하우징부는 낙하높이가 1.5m 일 때 파손이 발생되지 않았으나, 2m 높이에서 낙 하될 경우 모서리의 볼트 연결부에서 파손이 발생되는 것으로 나타났다. 그리고 윗면낙하는 1.5m 높이에서 낙하시켰을 때 안테나 부에서 찌그러짐이 발생하는 것으로 계산되었다. 이렇게 해석적으로 계산한 결과가 실제 제품을 낙하시킨 결과와 일치하는 지를 검증하기 위하여 <그림 7>과 같이 실험장치를 구성하여 낙하충격 시험을 실시하였다. 낙하충격 실험을 실시할 때에는 낙하되어 파손된 시료를 재사용할 경우 실험의 신뢰성이 떨 어지므로 복수개의 시료를 준비하여 실험을 실시하였다.
이 실험에서 시료 A에서 Bottom면 낙하시 파손이 발생하지만, 다른 면에서는 파손이 발생 되지 않으므로 시료 B에서는 Bottom부에 대해서만 실험을 다시 수행하였다. 이 실험결과와 해석결과를 비교할 때, 낙하의 기준이 되는 표준높이인 1.5m 높이에의 낙하는 두가지 방법 의 결과가 일치하였으며, 실험에서는 1.8m 높이에서 낙하시 제품이 파손되었고 해석에서는 1.8m 높이에서는 파손되기 시작하여 2m 높이에서 낙하시 제품이 완전히 파손되는 것으로 나타났다.
해석결과와 실험결과를 하나로 모아서 나타낸 것은 <그림 8>과 같다. 이것은 실험을 통해 윗면낙하시 발생하는 가속도를 측정하였고, 해석을 통해 가속도와 에너지를 계산하여 나타 낸 것이다.

민감도 해석

다구찌 기법을 활용하여 민감도 해석을 수행하여 목표 값인 Housing과 LCD에 작용하는 최대 응력 값에 영향을 미치는 인자에 대하여 설계 허용범위를 반영하여 개선안을 도출하였다. 그 결과 안정된 제품을 얻을 수 있었다.
낙하충격시 하우징을 비롯한 제품의 충격 거동을 모사할 수 있었으며 실험을 통해 해석의 신뢰성을 검증할 수 있었다. 실험은 정량적인 값을 도출하기 어려운 관계로, 양 방법의 비교에서 정량적으로 비교하 기는 곤란하지만, 측정된 가속도 파형과 해석 결과를 비교, 평가한 결과 전체적인 낙하충격 특성은 잘 일치하고 있는 것을 알 수 있다. 제품의 파손 실험에서 나타나는 양상을 해석적으로 구현할 수 있었으며, 하우징의 경우 밑면 낙하시 하우징 모서리의 볼트 체결부에서 그리고 윗면 낙하시에는 안테나부에서 최대 응력이 발생함을 알 수 있었다. PAM_CRASH를 활용한 내충격성 예측 및 평가는 제품 개발에 크게 기여함을 알 수 있 었다.

맺음말
멀티미디어 제품에 사용되는 낙하충격 해석 기술을 휴대용 전화기에 적용한 결과 다음과 같은 결과를 얻을 수 있었다. 이러한 결과를 바탕으로 하우징 모서리의 형상을 조금 더 유연하게 처리하여 응력이 집중되는 것을 피하였고, 안테나부는 형상 특성상 응력이 집중되는 것을 피하기 어려우므로 보강 을 통하여 보다 안정된 제품을 구현하였다.