유한요소법을 이용한 도파관 전자기 해석의 흡수경계조건 고찰 및 병렬화

• Published in: Inteonet jeongbo hakoe nonmunji = Journal of Korean Society for Internet Information Vol. 23; no. 3; pp. 67 - 76
• Main Authors: 박우빈, Woobin Park, 김문성, Moonseong Kim, 이우찬, Woochan Lee
• Format: Journal Article
• Language: Korean
• Published: 한국인터넷정보학회 30.06.2022
• Subjects: Absorbing Boundary Condition; Computational Electromagnetics; Finite Element Method; Numerical Analysis; Parallelization; 병렬화; 수치해석; 유한요소법; 전자기수치해석; 컴퓨터학; 흡수경계조건
• ISSN: 1598-0170; 2287-1136

현대에는 전자기파를 이용한 전력 및 신호 전달이 필수적인데, 전자기파를 원하는 경로를 통해 효율적으로 전달하기 위해서는 도파 구조(guided structure)가 필요하다. 본 논문에서는 먼저 전파해석 기법인 유한요소법(FEM : Finite Element Method)을 적용하여 도파 구조 중 하나인 2-D/3-D 도파관(waveguide)에 대해 직접 in-house code를 작성하여 전자기 시뮬레이션하였다. 이후 in-house code의 해석 결과를 대표적인 전자파 상용 시뮬레이션 소프트웨어인 HFSS의 결과와 비교하여 해석의 정확성을 검증하였다. 아울러, 전자기 해석에 있어 무한대의 해석 영역을 잘라 해석하기 위해 필수적인 흡수경계조건(ABC : Absorbing Boundary Condition)의 성능을 분석한 후, 병렬화 기법의 적용에 따른 성능 향상을 제시하였다. Power and signal transmission using electromagnetic waves are essential in modern times, and a guided structure is needed to transmit electromagnetic waves efficiently through the desired path. This paper performed an electromagnetic simulation using the in-house code for the 2-D/3-D waveguide using the finite element method. The accuracy of the analysis was verified by comparing it with the results of HFSS, a representative electromagnetic wave simulation software. In addition, the performance of the Absorbing Boundary Condition (ABC), which is essential to truncate the infinite computational domain for computational electromagnetics, was analyzed. Finally, the parallelization technique was applied to accelerate the simulation speed, demonstrating performance improvement.