매트랩 및 시뮬링크 사용으로 전기 제어 모터 시스템 개발 시간 단축

수학 연산 소프트웨어를 개발하는 세계적인 선도 기업인 매스웍스(www.mathworks.com)는 와이퍼 모터 제조업체인 일본 미쯔바(www.mitsuba.co.jp)가 매트랩 및 시뮬링크를 사용하여 예상보다 81% 단축된 시간 내에 혁신적인 역방향 와이퍼 제어기 개발 및 완전한 시스템을 제공했다고 밝혔다. 미쯔바는 양산 코드 생성을 포함하는 모델 기반 설계를 채택하여 프로젝트 개발 시간을 16주에서 3주로 단축했다.
미쯔바는 1946년에 창립되어 현재 일본, 아메리카, 유럽, 아시아 및 중국에 54개의 계열사를 가지고 있는 업체로 이륜 및 사륜 차량의 전기/전자 구성요소의 개발, 생산 및 판매에 주력하고 있다. 주요 제품으로는 와이퍼 모터, 시동기 모터, 동력 윈도우 모터, 동력 조향 모터, 동력 슬라이드 도어 액추에이터 등이 있다.
역방향 와이퍼 시스템은 제어가 복잡하여 기존 시스템보다 설계하는 것이 더 어렵다. 또한 이전 프로세스에서 종이 문서에 기반을 둔 요구 사항 사양과 직접 작성한 코드에 의존했기 때문에 개발 프로세스에 재작업이 필요했으며, 그 결과 개발 후반 단계에서 대부분의 오류를 발견하여 그 오류를 해결하는 데 더 많은 시간과 비용이 들었다.
이러한 문제를 해결하고자 미쯔바는 제어 모델링, 시뮬레이션, 검증 및 양산 코드 생성을 위해 매스웍스의 모델 기반 설계를 사용했다. 미쯔바 개발팀은 시뮬링크를 사용하여 제어 구조 및 제어 기능을 모델링하고 사양에 따라 테스트하고, 시뮬링크 및 심메카닉스(SimMechanics)를 사용하여 전면 유리 와이퍼 연결 메커니즘, 와이퍼 암 및 바디 마운트를 포함하는 플랜트 모델을 제작했다. 이로써 미쯔바는 하드웨어 프로토파이핑 단계 이전에 전체 시뮬레이션을 통한 디버깅 및 테스트로 개발, 검증 및 테스트 시간을 단축했다. 또한 시뮬링크 및 스테이트플로우(Stateflow)에서 만든 모델을 시스템 사양으로 사용하여 설계 검토 프로세스를 원래 설계 검토 시간의 10% 이내에 완료했고 검토 단계에서 필요한 문서 작업을 90% 절감했다.
타카오 아라이(Takao Arai) 미쯔바의 전기 엔지니어링 부서 엔지니어는 “처음엔 모델기반 설계와 매스웍스 제품 모두 우리에게 생소했지만, 개발 속도 및 제품 품질 면에서 확실하고 분명한 향상이 있었다”며 “모델 기반 설계를 사용함으로써 최종 하드웨어를 사용하는 개발 후반단계에서가 아니라 요구 사항 사양 및 초기 설계 단계에서 문제를 식별하고 해결할 수 있었다. 모델 기반 설계를 도입함으로써 설계 검토 시간이 단축되었으며 결함과 문제를 요구 사항 사양 내에서 더 효율적으로 식별할 수 있었다. 재작업이 줄었고 고품질 제어기 개발을 이전에 걸렸던 시간의 20% 내에 개발할 수 있었다”고 밝혔다.
타카키 시제미츠(Takaaki Shigemitsu) 매스웍스 일본지사 선임 인더스트리 마케팅 매니저는 “우리는 미쯔바가 모델 기반 설계를 통한 매트랩 및 시뮬링크의 사용으로 역방향 와이퍼 시스템의 개발 시간을 획기적으로 단축했다는 것을 알고 매우 고무되었다”며 “이들의 개발 및 설계 검토 시간 단축과 문서 작업 절감은 모델 기반 설계의 뛰어난 효과를 보여준다”고 말했다.
역방향 와이퍼 시스템은 현재 양산 중이며 매달 20,000~30,000대가 판매되고 있다. 미쯔바는 현재 프로젝트에서 플랜트 모델 및 와이퍼 시스템의 구성요소를 재사용하고 있다. 현재 미쯔바는 하이브리드 및 전기 차량에 대한 모터 제어 제품을 비롯한 모든 신규 프로젝트에 대해 모델 기반 설계를 표준화 했다.
미쯔바는 모터 기술을 활용하여 산업 장비 및 의료 침대 분야로 영역을 확장하고 있으며, 일본과 국외의 친환경 주행(eco-run) 및 태양열 자동차 경주를 통해 얻은 신뢰와 축적된 기술을 통해 하이브리드 및 전기 차량과 같은 차세대 차량의 모터를 적극적으로 개발하고 있다.
테크니컬 컴퓨팅 언어인 매트랩(MATLAB)은 알고리즘 개발, 데이터 분석, 시각화 및 수치 해석을 위한 프로그래밍 환경이다. 시뮬링크(Simulink)는 멀티 도메인 다이나믹 시스템 및 임베디드 시스템의 시뮬레이션 및 모델기반설계(Model-Based Design)를 위한 그래픽 환경이다.


이재용 기자(hades@eucrastine.com)