더 스마트한 자동차 설계를 위한 기계 및 전기 팀 간의 협업 강화

현대의 자동차는 본질적으로 바퀴 달린 정교한 전자 시스템입니다. 오늘날의 고급 차량에는 차량 전반에 걸쳐 네트워크로 연결된 100개 이상의 전자제어장치(ECU)가 탑재될 수 있으며, 이를 연결하는 와이어 하니스의 총 길이는 수 킬로미터에 이르는 경우도 많습니다. 이 모든 전자 시스템은 차량의 기계적 구조와 제약 조건에 빈틈없이 통합되어야 합니다.

하지만 전자 설계(ECAD)를 담당하는 팀과 기계 설계(MCAD)를 담당하는 팀은 전통적으로 서로 분리된 채 작업해 왔습니다. 더 스마트한 자동차 설계가 전기 및 기계 영역 간의 긴밀한 협업을 요구하면서, 이러한 단절은 점점 더 감당하기 어려워지고 있습니다. 복잡한 자동차 프로젝트를 제때 오류 없이 완수하려면 이제 이 두 팀을 연결하는 것이 필수입니다.

핵심 요약

• 자동차 전자장치의 복잡성은 더 긴밀한 ECAD–MCAD 통합을 요구합니다. 최신 차량은 수백 개의 ECU와 수 킬로미터에 달하는 배선을 기반으로 동작하므로, 오류와 지연을 방지하려면 전기 및 기계 팀 간의 긴밀한 조율이 필수적입니다.
• 사일로화된 파일 기반 워크플로는 재작업과 일정 리스크를 초래합니다. 수동 인계, 분리된 도구, 형식 변환은 데이터 손실, 후반 단계의 적합성 문제, 반복적인 설계 수정으로 이어집니다.
• 와이어 하니스 설계는 본질적으로 여러 영역에 걸친 작업입니다. 비용이 큰 실수를 방지하려면 하니스 라우팅, 커넥터 배치, 와이어 길이 산정에 있어 전기적 연결 정보와 3D 기계적 맥락이 동기화되어야 합니다.
• 실시간 ECAD–MCAD 공동 설계는 초기 설계 성공률을 높입니다. PCB와 하니스의 양방향 동기화를 통해 정확한 3D 라우팅이 가능해지고, 수동 길이 산정을 없애며, 재작업을 줄이고, 자동차 설계 주기를 단축할 수 있습니다.

자동차 설계의 장애물: 사일로화된 워크플로

ECAD 팀과 MCAD 팀이 서로 분리된 흐름으로 작업하면, 오해와 불일치는 필연적으로 발생합니다. 기존 워크플로에서는 PCB 설계자가 보드 외곽선이나 커넥터 배치 정보를 내보낸 파일로 기계 엔지니어에게 전달하고, 기계 팀도 같은 방식으로 인클로저 모델이나 장착 요구 사항을 다시 보내는 경우가 많습니다. 이러한 인계 과정은 노동 집약적이며 오류가 발생하기 쉽습니다. 이러한 사일로화된 워크플로에서 자주 발생하는 문제는 다음과 같습니다:

• 데이터 전송 오류: 서로 다른 파일 형식과 수동 가져오기/내보내기 단계 때문에 데이터가 누락되거나 잘못 해석되는 일이 자주 발생합니다. 설계 업데이트를 이메일과 파일 변환에 의존해 처리하면 전기 모델과 기계 모델 간 불일치 위험이 커집니다.
• 설계 재작업: 동기화가 부족하면 문제가 뒤늦게 발견됩니다. PCB가 하우징에 맞지 않거나 커넥터가 어긋나 있다는 사실을 나중에야 알게 되어 엔지니어가 작업을 다시 해야 하는 경우도 드물지 않습니다. 파일을 계속 가져오고 변환하는 반복 작업은 수작업 시간을 크게 늘리고, 종종 반복적인 재작업으로 이어집니다.
• 프로젝트 지연: 비효율적인 ECAD-MCAD 상호작용은 전체 설계 주기를 늦출 수 있습니다. 팀은 업데이트된 파일을 기다리거나 변환 문제를 수정하느라 시간을 소모하고, 이는 다시 프로토타이핑과 제품 출시 지연으로 이어집니다. 결국 단절된 워크플로는 시장 출시 기간을 저해합니다.

경찰 차량 개조와 같은 특수 설치이든 EV 플랫폼과 같은 OEM 프로그램이든, 자동차 하니스 설계에서는 이러한 비효율이 특히 두드러지게 나타납니다.

여전히 많은 엔지니어가 하니스 도면에는 Microsoft Visio를, 연결성 데이터에는 Excel 스프레드시트를 사용합니다. 이 도구들은 서로 통신하지 않기 때문에 그 사이의 정보 이동은 전적으로 수동이며 오류가 발생하기 쉽습니다. 업데이트가 두 문서에 일관되게 반영되지 않으면 엔지니어링 판단이 누락되기 매우 쉽습니다. 이 방식은 단순하고 소량 생산인 경우에는 충분할 수 있지만, 차량이 복잡해지고 연결 수가 늘어나면 곧 한계에 부딪힙니다.

이 문제는 가상의 이야기가 아닙니다. Visio를 와이어 하니스에 사용하는 방법에 대한 전체 튜토리얼도 있으며 이 예시처럼, Microsoft 역시 Visio에서 전기 다이어그램을 만드는 워크플로를 자사 지원 사이트에 문서화해 두었습니다. 이러한 방법은 설명용으로는 유용할 수 있지만, 현대 자동차 하니스 설계에 확장 가능하게 적용하기는 어렵습니다. 통합이 부족하기 때문에 설계는 오류가 발생하기 쉽고, 차량의 기계적 현실과 분리되며, 단일 진실 공급원을 갖지 못합니다.

따라서 분리된 설계 영역은 제품 품질과 일정에 영향을 미치는 비효율과 오류를 만들어냅니다.

와이어 하니스 설계에서의 ECAD-MCAD 협업

와이어 하니스
는 차량 전반의 전자 장치를 연결하는 자동차의 중추 신경계입니다. 이러한 하니스를 설계하는 일은 본질적으로 여러 영역에 걸친 작업입니다. 전기 엔지니어는 연결성(어떤 부품을 어떻게 연결해야 하는지)을 정의하고, 기계 엔지니어는 차량 내에서 케이블을 물리적으로 라우팅하는 것이 실현 가능하고 안전한지 보장해야 합니다.

배선 밀도가 높은 현대 자동차에서는 단일 하니스에 수천 개의 와이어와 수십 개의 커넥터가 포함될 수 있습니다. 평균적인 중형차의 하니스는 쉽게 1,000개 이상의 와이어와 45kg 이상의 무게에 도달합니다. 고급 차량과 전기차에서는 총 와이어 길이가 수 킬로미터에 이를 수 있으며, EV는 기존 내연기관 차량보다 대략 50%~60% 더 많은 배선을 필요로 합니다. 이 모든 배선은 제한된 공간 안에 수납되어야 합니다. 즉, 빽빽한 엔진룸, 대시보드, 필러, 차체 하부 채널을 따라 구불구불 지나가야 합니다.

이처럼 빡빡한 패키징 제약은 매우 큰 과제를 안겨줍니다. 자동차 기계 설계의 모든 굴곡, 브래킷, 그로밋이 하니스 배치 방식에 영향을 미칩니다. ECAD 팀과 MCAD 팀이 서로 고립된 상태로 작업하면 오류는 거의 불가피합니다.

예를 들어, 전기 엔지니어는 2D 회로도를 바탕으로 케이블 길이를 지정할 수 있지만, 나중에 기계 팀이 차체의 복잡한 3D 경로를 따라 배선하기에는 그 케이블이 너무 짧다는 사실을 발견할 수 있습니다. 또는 PCB 위 커넥터의 위치가 전기 도면상으로는 타당해 보여도 실제 차량에서는 구조 부재와 간섭을 일으킬 수 있습니다. 이런 단절은 설계 후반 단계의 변경, 비용이 많이 드는 설계 재작업, 심지어 프로토타이핑 단계에 이르러서야 발견되는 배선 문제로 이어질 수 있는데, 이는 자동차 산업에서 악몽 같은 시나리오입니다.

또 다른 흔한 문제는 커넥터 핀아웃과 관련해 발생합니다. 기계 엔지니어는 I/O 보드가 하니스와 어떻게 연결되는지 파악하기 위해 PDF와 회로도를 수동으로 대조해야 하는 경우가 많습니다. 이는 느리고 오류가 발생하기 쉬운 작업이며, 정보가 여러 도구에 흩어져 있을 때 어떤 핀이 어떤 신호를 전달하는지 잘못 해석하기 쉽습니다. Altium Agile Teams에서 하니스와 멀티보드 회로도가 동기화되면 핀 매핑이 매우 명확해집니다. 엔지니어는 추측 없이 I/O 보드가 커넥터와 어떻게 인터페이스하는지 정확히 확인할 수 있습니다. 그리고 이 데이터는 ECAD와 MCAD 전반에 계속 전파되어, 두 영역 모두에서 단일 진실 공급원을 유지합니다.

해결책은 분명합니다. 하니스 설계를 위해 ECAD와 MCAD 간 실시간 협업과 동기화가 필요합니다. 두 팀이 공통된 설계 비전과 데이터를 공유하면, 전기 팀은 기계적 제약을 고려하며 설계할 수 있고 그 반대도 마찬가지입니다. 바로 이 지점에서 Altium의 ECAD-MCAD 통합 기능이 중요한 역할을 하며, 두 영역을 아우르는 일관된 와이어 하니스 설계 워크플로를 가능하게 합니다.

MCAD 공동 설계로 간극 해소하기

Altium의 MCAD 공동 설계는 전기 설계 환경과 기계 설계 환경 사이에서 매끄러운 푸시-풀 워크플로를 가능하게 합니다. 아래 예시에서는 SOLIDWORKS의 PCB 어셈블리가 공동 설계자 패널(오른쪽 MCAD 인터페이스에 표시됨)을 통해 Altium Designer의 인클로저와 동기화됩니다. 보드 형상, 부품 배치, 장착 홀과 같은 설계 변경 사항은 MCAD에서 ECAD로 푸시하거나 반대 방향으로 풀할 수 있어, 두 팀이 항상 최신의 3D 정확 설계를 기반으로 작업할 수 있습니다.

Altium의 MCAD 공동 설계는 ECAD-MCAD 간극을 해소하며, Altium Designer(PCB 및 하니스용)를 SOLIDWORKS나 PTC Creo 같은 널리 사용되는 기계 CAD 도구와 연결합니다. 이를 통해 전기 엔지니어와 기계 엔지니어는 자신이 선호하는 환경에서 작업하면서도 실시간 양방향 데이터 교환을 수행할 수 있어 수동 파일 내보내기가 필요 없어집니다. 지속적인 동기화는 ECAD와 MCAD 간 보드 형상, 부품 배치, 홀 위치, 멀티보드 어셈블리의 일관성을 보장합니다.

MCAD 공동 설계는 PCB 부품과 보드 형상에 대해 3D 모델(Parasolid 형식)을 사용하여 정밀한 설계 업데이트를 전달합니다. 보드 설계자는 PCB 외곽선을 조정하거나 커넥터 위치를 변경할 수 있고, 기계 엔지니어는 보드 위치를 미세 조정하거나 배치 금지 영역을 추가할 수 있습니다. 양측은 공유 워크스페이스를 통해 동기화 상태를 유지하므로 파일 버전 문제를 없앨 수 있습니다.

실제 하니스 설계 동기화

Altium의 MCAD 공동 설계는 PCB 보드 형상과 부품 동기화에만 그치지 않습니다. 이는 케이블 하니스 설계 영역까지 확장되며, 자동차 엔지니어에게는 판도를 바꾸는 기능입니다. 이제 MCAD 공동 설계는 Altium Designer와 MCAD 도구 간 전체 와이어 하니스 프로젝트 동기화를 지원합니다.

실제로 이는 전기 엔지니어가 Altium에서 논리적 하니스(와이어, 커넥터, 스플라이스, “from-to” 연결 데이터 등)를 정의하고, 그 데이터를 3D 라우팅을 위해 기계 팀에 매끄럽게 전달할 수 있음을 의미합니다. MCAD 공동 설계는 커넥터 목록, 스플라이스 위치, 연결성 정보를 포함해 필요한 모든 하니스 세부 정보를 ECAD에서 MCAD로 전송합니다. 이후 기계 엔지니어는 3D CAD 어셈블리에서 차량 프레임을 따라 와이어를 배치하고, 클립이나 그로밋을 적용하며, 굽힘 반경과 공간 제약을 고려해 배선을 라우팅합니다. 라우팅이 완료되면 결과는 다시 ECAD로 푸시됩니다. MCAD 공동 설계는 각 연결의 정확한 와이어 길이와 3D 하니스 모델 자체 같은 물리적 속성을 Altium의 하니스 프로젝트로 다시 전송합니다. 전기 설계자는 이러한 업데이트를 풀하여 실제 길이와 라우팅 형상이 하니스 문서에 반영되도록 할 수 있습니다.

전통적으로 와이어 길이 추정은 수작업이었습니다. 기계 엔지니어는 CAD에서 케이블을 라우팅한 뒤, 그 길이를 하니스 팀을 위해 스프레드시트에 복사하곤 했습니다. 수동 와이어 길이 산정은 계산 실수와 복사-붙여넣기 오류로 인해 하니스 제조에서 오류와 상당한 자재 낭비를 초래했습니다. 하니스 동기화는 3D 라우팅을 자동화해 와이어 길이를 정확히 계산하고 백애노테이션하므로 이러한 문제를 제거합니다.

ECAD-MCAD 협업을 통한 더 스마트한 자동차 설계 추진

자동차 시스템이 점점 더 복잡해짐에 따라, 전기 설계와 기계 설계를 분리하는 방식은 이제 구식이 되고 있습니다. 통합된 ECAD-MCAD 워크플로는 PCB 설계자와 기계 엔지니어 간 실시간 동기화를 가능하게 하여 데이터 오류, 재작업 반복, 일정 지연을 방지합니다. Altium의 MCAD 공동 설계와 같은 도구를 사용하면 팀은 보드, 와이어, 기계 부품이 의도한 대로 정확히 맞물릴 것이라는 확신을 갖고 혁신에 집중할 수 있습니다.

더 긴밀한 ECAD-MCAD 협업은 더 빠른 설계 주기와 더 높은 초기 설계 성공률을 통해 경쟁 우위를 제공합니다. 팀이 실시간 설계 데이터를 공유하고 보조를 맞춰 반복 작업을 수행하면, 그 결과는 현대 자동차 산업의 요구 속도에 맞춰 움직이는 더 스마트한 설계 프로세스가 됩니다. 차세대 자동차 전자 기술을 발전시키는 데에는 적절한 협업 플랫폼이 핵심입니다.

구조를 갖춘 속도가 실제로 어떻게 구현되는지 확인해 보세요. Altium Agile Teams 무료 체험을 시작하고, 연결된 워크플로, 통제된 협업, 실시간 가시성이 하드웨어 팀의 제품 설계 및 제공 방식을 어떻게 변화시킬 수 있는지 살펴보세요.

자주 묻는 질문

자동차 설계에서 ECAD–MCAD 협업이 특히 중요한 이유는 무엇인가요?

현대 자동차에는 수백 개의 ECU와 수 킬로미터에 달하는 배선이 포함되며, 이 모든 요소는 매우 제한된 기구적 제약 조건 안에 정확하게 들어맞아야 합니다. ECAD–MCAD 간 긴밀한 조정이 없으면 커넥터 간 간섭, 잘못된 케이블 길이, 라우팅 충돌과 같은 문제가 뒤늦게 발견되는 경우가 많고, 그 결과 비용이 많이 드는 재작업과 일정 지연으로 이어집니다.

분리된 ECAD 및 MCAD 워크플로는 와이어 하네스 설계에서 어떤 문제를 일으키나요?

분리된 워크플로는 수동 파일 교환, 스프레드시트, 분리된 다이어그램에 의존하기 때문에 데이터 손실, 버전 불일치, 연결성 또는 형상에 대한 오해를 초래합니다. 하네스 설계에서는 이로 인해 잘못된 전선 길이, 어긋난 커넥터, 그리고 시제품 제작이나 제조 단계에서 드러나는 오류가 자주 발생합니다.

MCAD 공동 설계는 와이어 하네스 정확도를 어떻게 향상시키나요?

MCAD 공동 설계는 ECAD의 논리적 하네스 데이터(연결성, 핀맵, 스플라이스)를 MCAD의 물리적 3D 라우팅과 동기화합니다. 정확한 전선 길이와 경로 같은 기구 라우팅 결과는 자동으로 ECAD에 다시 반영되므로, 수작업 계산이 제거되고 자재 낭비와 오류가 줄어듭니다.

통합된 ECAD–MCAD 워크플로는 자동차 팀에 어떤 실질적인 이점을 제공하나요?

팀은 설계 반복 횟수 감소, 재작업 축소, 더 빠른 시제품 제작, 더 높은 초기 설계 성공률을 경험할 수 있습니다. 실시간 동기화를 통해 보드, 커넥터, 하네스가 차량 내에 정확히 맞도록 보장할 수 있으며, 이는 자동차 프로젝트가 점점 더 높아지는 복잡성과 품질 요구를 충족하면서도 일정을 지키는 데 도움이 됩니다.