설계 프로그램 총정리: 회로, PCB, 시뮬레이션 툴

안녕하세요. 설계 경력 20년의 KlayLee입니다. 회로설계는 20년 정도이고, 기구설계는 전문적으로 하진 않았지만 횟수로는 1년, 소프트웨어 설계는 2년 남짓 되는 것 같습니다. 주로 회로 및 PCB설계가 메인이고 외국계 기업에서 20여년간 근무하다 퇴사하여 지금은 프리랜서로 활동하고 있습니다. 설계 툴을 선택하는 방법은 회사별/국가별/업종별로 다양합니다. 회사에서는 업계에서 가장 많이 사용하는 툴을 선택하거나 고객사가 사용하는 툴에 맞추기도 하고, 규모가 있는 회사의 경우 DM(Digital Manufacturing)이라는 정책을 수립하고 고객의 요구사양부터 설계, 제조, 출하까지 모두 디지털로 연동되는 설계 툴들을 사용하기도 합니다. 저 역시 이런 회사에 다녔고 많은 경험을 했었습니다. 그럼 설계 프로그램들에 관해서 설명 드리도록 하겠습니다.

1) 설계 프로그램 비교 

• 회로설계 프로그램은 정말 많습니다.
• 저는 Zuken사의 SD/BD, ORCAD, AUTODESK사의 EAGLE CAD를 사용해 보았습니다. 다들 장단점이 있고, 하나의 툴을 잘 사용하면 다른 툴을 사용하는 것도 어렵지는 않은 것 같습니다. 보통 하나의 툴을 선택하게 되면 평생 그 툴을 사용하게 되는 것 같습니다.
• 저 같은 경우 회사에 입사 했었을때는 Orcad를 사용하다가 회사 정책 변경으로 ZUKEN사의 SD/BD를 사용하게 되었고, 퇴사 후 프리랜서로 전향하면서 비싼 툴 들을 사용할 수 있는 상황이 되지 않다 보니 자연스럽게 무료 설계 툴 들을 알아보다가 기구설계/회로설계/PCB설계를 모두 혼자 해야 되는 상황이어서 AUTODESK사의 Fusion360(eagle cad포함)을 선택하게 되었습니다.
• 그럼 어떤 툴 들이 있는지 알아보죠.

• 어떠신가요? 저도 사용하지 않은 프로그램이 너무 많아서 하나씩 홈페이지에 들어가서 확인해 보았습니다.
• 비용 관련해서 무료/유료 버전으로 나뉘어 있습니다. 예전에는 영구 라이센스가 대부분이었는데, 요즘은 1년씩 갱신하는 라이센스 비용으로 대부분 운영되는 것 같습니다.
• kicad같은 무료 소프트웨어도 있구요. Eagle Cad도 처음에는 무료 프로그램이었는데 AUTODESK사에서 인수를 하면서 유료로 바뀌었죠. 유료로 전환되는게 꼭 나쁜 것 만은 아닙니다. Eagle cad같은 경우에 Fusion360과 통합되면서 좀더 파워풀 하게 사용할 수 있게 되었습니다.
• 하지만 PCB만 개발하는 엔지니어라면 필요 없는 기능이 추가되어 비용만 지불해야 하는 상황이 불편할 수도 있을 것 같습니다.
• 각자 상황에 맞는 설계 툴들을 선택하시면 됩니다.

2) 설계 툴 선택 방법

• 위의 표에서 확인하였듯이 회로설계, PCB설계, 시뮬레이션  프로그램이 너무나도 많습니다. 그렇다면 어떤 프로그램을 선택해야 할까요?
• 아마 개발자분들은 보통 개발자로 회사에 입사를 하게 되면 그 회사에서 사용하는 개발 툴을 사용하게 됩니다.
• 대기업 / 중견기업 / 중소기업 / 개인사업자별로 회사의 기술개발 정책에 따라서 개발프로그램을 결정하게 됩니다.
• 개발 프로그램의 가격은 수백만원에서 수천만원까지, 시뮬레이션 툴은 1억이 넘기까지 합니다.
• 위에서 Ansys의 SI Wave, PI Wave는 다루지 않았습니다만, 이 프로그램의 경우 비용이 1억이 넘습니다.
• 그렇다면 수백만원짜리 프로그램은 성능이 좋지 않고 비싼 프로그램일수록 좋은 성능을 발휘하는 것일까요?
• 전 그렇게 생각하지 않습니다. 대기업에서는 DM(Digital Manufacturing)이라는 활동을 합니다. 말 그래도 제조를 디지털화 한다는 것이죠.
• 제가 20여년간 다녔던 회사를 기준으로 말씀드리면 업무의 모든 INPUT과 OUTPUT에 로그를 남깁니다. 기록화 된다는 거죠. 이게 디지털화 입니다.
• 이렇게 해야 지적재산권도 지킬 수 있고, 설계자가 회사를 그만두더라도 다음 설계자가 쉽게 인수인계를 받을 수 있게 됩니다.
• 제가 사용한 설계 프로그램 기준으로 말씀드리면 ZUKEN사의 SD와 BD를 사용하였습니다. SD는 회로도를 작성하는 툴이고, BD는 PCB를 개발하는 툴입니다.
• SD로 회로도를 작성하기 위해 필요한 것은 부품의 Library입니다. 이 Library에는 심볼과 Footprint 및 부품의 속성들이 포함되어 있습니다. 이 Library를 가지고 PCB가 기구물에 조립이 되었을때 간섭 체크도 하고, 시뮬레이션을 하기도 합니다. 보통 대기업들은 인터넷에서 다운받을 수 있는 Library를 사용하지 않고 Local로 제작한 Library를 가지고 개발을 진행합니다.
• Local로 제작한 Library는 그 회사의 노하우가 들어가 있습니다. 예를 들면 SMT공정에 최적화된 Footprint는 SMT를 많이 경험한 회사들이 최적의 Footprint를 만들어 낼 수가 있습니다. 이런 제조 노하우들이 Library에 포함되어 있는 거죠.
• 제가 단순히 SMT공정에 대해서만 한정적으로 설명드린거고 이 이외의 여러 제조 노하우들을 Library에 포함시키는 작업들을 DM(Digital Manufacturing)작업이라고 보시면 됩니다.
• BD라는 PCB개발툴의 경우 제조현장에서 조립 시 발생할 수 있는 문제점들을 BD에 입력하여 사전 예방을 하는 작업도 가능합니다.
• 각 회로부품과 NET에 속성(전류/전압/주파수 등)을 부여해 두면 자동적으로 시뮬레이션이 가능하고, ZUKEN사의 EMC Adviser나 Lightning이라는 프로그램과 연계해서 사용하면 EMC 문제점을 사전 예방하고 시뮬레이션 할 수 있는 기능을 구현할 수도 있습니다.
• 이런 이유로 대기업들은 DM이 가능한 프로그램들을 비싸더라도 도입하여 운영하고 있습니다.
• 중소기업은 어떨까요? 이런 DM활동이 필요없이 일부분의 업무만 진행하는 업체들이 많습니다. 단순히 PCB만 개발하는 업체라면 kicad같은 무료 프로그램이나 eagle cad같은 저렴한 유로 프로그램을 사용하여도 문제가 없습니다.
• 정리하면 상황에 맞는 프로그램을 선택 하는 것이 BEST입니다. 비싸다고 해서 무조건 좋은 것도 아니고 싸다고 나쁜 프로그램은 아닙니다. 상황과 용도에 맞게 선택하시면 됩니다.
• 가독성(UI)이라던가 사용성의 차이는 있지만 위의 표에 나와있는 모든 프로그램들이 저는 휼륭하다고 생각됩니다.
• 저는 앞으로 포스팅을 하면서 설계 툴 관련해서는 AUTODEST의 FUSION360에 관해서만 언급할 예정입니다. 이유는 프리랜서로 전향하면서 기구/회로/PCB설계를 함께 진행하는 데 있어서 최적이라고 판단하였습니다. 유료 프로그램이라서 조금 부담스럽긴 하지만 그래도 이 가격에 제 기준으로는 최상인 것 같습니다. 본인이 학생/교사 또는 비 상업용 취미 사용자라면  무료로 사용할 수 있기 때문에 설계 입문자라면 추천드립니다. 아래 링크에 들어가셔서 다운로드 받으시면 됩니다.