산업체지원 성공사례집

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KISTI

www.ksc.re.kr

KISTI 슈퍼컴퓨팅센터 2005

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근 자동차, 전자, 화학, 제약, 중공업, 신소재 등 주요 산업분야에서 슈퍼컴퓨팅을 활용한 제품의 설계 및 해석이 연구개발 기반기술로서 그 중요성이 매우 커지고 있는 추세입니 다. 이러한 시기에 산업체의 경쟁력 향상을 위해서는 고기능, 고정밀도 및 고신뢰도 제품의 설계가 산업체에 당면한 과제가 되었고 따라서 슈퍼컴퓨팅 자원을 절실히 필요로 하게 되었습 니다. 하지만 산업체의 경우 막대한 투자비용으로 인해 슈퍼컴퓨터와 응용 소프트웨어를 도입 하기에는 아직 많은 어려움이 있습니다. 그리고 슈퍼컴퓨팅 기술의 활용에 필요한 전문인력이 대부분 부족한 형편입니다.

이에 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터는 고성능 컴퓨팅 기술을 통해 산업체가 당면한 문제를 해결할 수 있도록 슈퍼컴퓨팅 자원을 제공하고 전문인력을 연계하여 주는 산·학·연 파트너쉽을 활용한 산업체 지원 사업을 시행해 오고 있습니다. 작년 한해에는 부산·경남 지역 및 광주·전남지역을 중심으로 24개의 산업체를 지원하였으며 약 10억원의 개발비용 절감과 10,000시간의 개발 시간 단축이라는 성과를 창출하였습니다.

이제 작년 한해의 산업체 지원 사업으로 창출된 우수한 성과들을 정리하여 산업체의 슈퍼컴퓨팅 활용에 대한 현주소와 앞으로 나아갈 방향을 제시하고자 활용사례집을 발간하게 되었음을 기쁘게 생각합니다.

저희 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터가 추진하고 있는 산업체 지원 사업에 앞으로도 지속적인 관심을 가져 주시고, 많은 성원을 보내 주시기를 부탁드립니다.

2005년 1월 한국과학기술정보연구원 슈퍼컴퓨팅센터장

인사말

최 최

KISTI Supercomputing Center

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근 자동차, 전자, 화학, 제약, 중공업, 신소재 등 주요 산업분야에서 슈퍼컴퓨팅을 활용한 제품의 설계 및 해석이 연구개발 기반기술로서 그 중요성이 매우 커지고 있는 추세이다.

이러한 시기에 산업체의 경쟁력 향상을 위해서는 고기능, 고정밀도 및 고신뢰도의 제품의 설계가 산업체에게 당면한 과제가 되고 따라서 슈퍼컴퓨팅 자원을 절실히 필요로 하게 된다. 하지만 산업체의 경우 막대한 투자비용으로 인해 슈퍼컴퓨터와 응용 소프트웨어를 도입하기에는 아직 많은 어려움이 있다. 그리고 슈퍼컴퓨팅 기술의 활용에 필요한 전문인력이 대부분 부족한 형편 이다.

1988년 슈퍼컴퓨터 1호기 도입 이후로 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터의 슈퍼컴퓨팅 파워는 물리·

화학·생물, 항공, 기계, 대기·지구과학 등 여러 분야에서 걸쳐 대학과 연구소를 중심으로 활발히 이용되고 있다. 이에 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터에서는 이러한 산업체의 한계를 인식하고 KISTI 슈퍼컴퓨팅센터의 슈퍼컴퓨팅 자원을 초고속연구망 기반으로 슈퍼컴퓨팅 응용기술 전문가(연구소, 대학)와 연계하는 슈퍼컴퓨팅 응용기술 기반 산업체 지원사업을 추진하고자 한다.

KISTI 슈퍼컴퓨팅센터에서는 1998~2000년까지 초고속응용기술지원사업(정보통신부, 산·학·연 파트너쉽을 활용)을 통해 50여개 산업체 기술지원을 별도로 추진한 경험이 있다.

2003년에는 구조 및 열유체 분야의 3개 업체를 선정하여 산·학·연 협력을 통한 기술 지원을 수행하였다.

하지만 2003년도 수행 결과를 종합하여 본 결과, 2004년도에는 사업을 확대 발전시켜야 할 필요성이 제기되고 있다. 왜냐하면, 산업체에서는 슈퍼컴퓨팅 관련기술 전수 및 이전을 매우 필요로 하고 있으나, 2003년도에는 수요 및 필요성에 비해 소규모의 과제만을 지원하였기 때문이다. 따라서 2004년도에는 이를 확대 적용하였다.

산업체지원 사업 소개

최 최

KISTI Supercomputing Center

(6)

C ontents

01.

3차원 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과들을 종합하여 당사 단결정 제조 법인 수직-수평 온도구배법 상의 최적화된 성장로 구조 및 성장조건 도출

02.

시뮬레이션을 통해 최적의 효율로 반응할 수 있는 TPA 반응기를 설계

03.

버스공조기의 팽창밸브 다음에 설치되는 분배기(distributor) 내부의 냉매분배형태에 대한 유체해석

04.

풍력발전시스템 블레이드에 대한 유동-구조 연성해석

05.

졸-젤법을 이용한 electrochromic 디바이스 제조 공정 중 혼합 탱크에서 스터링에 따른 수용액의 점성과 압력의 변화 예측을 위한 유동 해석

06.

미세 피치 리드 프레임의 스템핑 공정에 대한 해석

07.

반응기 모형을 제작하여 임펠러의 영향을 모사

08.

펩타이드 및 단백질의 3차원적 구조 설계 및 구조 분석

인사말

산업체지원 사업 소개

성공사례

(7)

09.

배출 소음기(vent silencer)의 디퓨져(diffuser)에 형태 및 연결 방식(이중, 삼중 등)에 따른 소음 저감 성능분석과 스플리터 (splitter)의 치수 및 배열 방법에 따른 소음 저감 특성 분석을 통한 최적 설계

10.

냉장고용 왕복동형 압축기의 충격특성 해석

11.

공간 다이버시티 결합 방식을 제안하고, 프레임 크기와 인터리버 크기를 변화시켜 결합 방식별 비트 에러 성능을 시뮬레이션

12.

바이오디젤 전체 공정도 제작 및 그에 따르는 공정별 Parameter 검토

13.

Steamer의 설계

14.

펌프 내부유동에 대한 시뮬레이션을 통해 설계인자(clearances, port shape, viscosity etc)에 대한 유동, 성능의 특성변화를 고찰하고 포트의 최적설계인자 도출

15.

대형버스 차체의 근간을 이루는 망상구조물(Reseau Body)의 충돌 해석

16.

석회석과 돌로마이트를 이용하여 토양중화제 및 석회비료를 생산하기 위한 반응기의 최적조건 도출

17.

Detent Spring과 볼트 체결부의 경계조건을 3차원 비선형 접촉 문제로 고려한 해석 방법 정립후, 볼트의 체결력 및 체결력이 미치는 영향을 도출

18.

Plate Type 및 Double Wavy Type 열교환기 내 비정상 열유동 해석

19.

현장 애로기술중에 가장 난이도가 높은 Reinforce Sill Side- Outer 판넬과 SA ROOF 판넬을 해석

20.

열교환기의 충격해석

21.

섬유복합재를 적용한 LNG선의 전 운항조건을 고려한 비정상 상태 열전달 해석과 LNG하중을 고려한 구조해석

22.

열 유동 해석을 통한 자동차용 헤드 램프의 기본 내열 거리 설정

23.

Microspeaker의 음향특성 해석

24.

층간 진동 소음 저감 시스템의 소음진동 저감 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 평가하고, 최적의 시스템 선정

25.

공조기용 열교환기의 고유 휜 패턴 개발

26.

유한요소 모델링에 의한 경비행기 구조 해석 및 설계

27.

가상생산시스템 개발 및 금형개발에 적용

KISTI Supercomputing Center

(8)

01

대상업체 : 사파이어테크놀로지 자문위원 : 군산대학교 윤준원 교수 사용소프트웨어 : CFX, 자체코드 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 2,300시간 결과 : 성장로 내의 온도분포 (보조발열 체 가동) : (그림 1) 승온 상태, (그림 2) 피크 전력에서 씨앗 결정이 적절한 크기 로 잔류한 상태, (그림 3) 결정이 성장하 고 있는 상태 및 (그림 4) 성장이 완료되 고 로 전체가 냉각되는 상태

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

30,000만원 5,000시간

기술술자자문문 후후

5,000만원 1,000시간

총 경경제제적적 효효과과

현재의 실험방법을 대체한 수치모사방법의 적용을 통해 개발 비용은 85%, 개발시간은 80% 단축시킬 수 있는 경제적 효 과가 있음.

3차원 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻어진 결과들을 종합하여

당사 단결정 제조 법인 수직-수평 온도구배법 상의 최적화된 성장로 구조 및

성장조건 도출

▲ 그림 1 ▲ 그림 2

▲ 그림 3 ▲ 그림 4

2200C 2000C 1800C 1600C

1200C 1000C 800C 600C 400C 200C 0C 1400C

2200C 2000C 1800C 1600C

1200C 1000C 800C 600C 400C 200C 0C 1400C

2200C 2000C 1800C 1600C

1200C 1000C 800C 600C 400C 200C 0C 1400C 2200C

2000C 1800C 1600C

1200C 1000C 800C 600C 400C 200C 0C 1400C

(9)

02

시뮬레이션을 통해 최적의 효율로 반응할 수 있는

TPA 반응기를 설계

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

5,000만원 12시간

기술술자자문문 후후

3,000만원 5.8시간

총 경경제제적적 효효과과

비엔이테크(주)에서 TPA 생산 공정은 공비점을 형성하기 때문에 분리가 어려워, 물질분리를 최적의 조건으로 공비혼합물 증류탑에서 안정적이고 고효율의 제품을 생산하기 위한 공정을 검토하고, 그 중에서 증류탑에 안 정적인 원료를 공급하기 위한 반응조 설계를 위하여 KISTI 슈퍼컴을 이 용하여 최적의 반응기 설계를 할 수 있는 기술력을 확보하였음.

▲ 동적압력

▲ 난류점성 ▲ 속도

대상업체 : 비엔이테크

자문위원 : 전남대학교 강춘형 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 1,000시간 결과 : 시뮬레이션을 통해 최적화된 TPA반응기내 여러 물성들의 분포

1.19e

+[

1.13e

+[

1.07e

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1.01e

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9.53e

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4.76e

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1.13e

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1.06e

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9.07e

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+[

7.56e

+[

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4.53e

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3.78e

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3.02e

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1.51e

+[

7.56e

-[

0.00e

+[

Contours of Dynamic Pressure (pascal) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, ske)

Contours of Turbulent Viscosity (kg/m-s) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, ske)

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, ske) Y

X Z

Y X Z

Y X Z

(10)

03

대상업체 : 동환산업

자문위원 : 한국과학기술원 권장혁 교수 사용소프트웨어 : FLUENT

슈퍼컴퓨터 사용시간 : 1,000시간 결과 : 전산해석을 통하여 차량용 공조기 의 팽창밸브이후 분포기 내부의 냉매분배 형태를 관찰하였으며, 주어진 조건에서는 큰 문제가 없이 분배가 되고 있음을 확인 할 수 있었음

버스공조기의 팽창밸브 다음에 설치되는 분배기(distributor) 내부의 냉매분배형태에 대한

유체해석

해석에 사용된 분배기의 격자계

Grid Dec 08, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, mixture, ske) Y X

Z

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

500만원 4,320시간

기술술자자문문 후후

100만원 720시간

총 경경제제적적 효효과과

개발비용의 절감보다 개발기간의 단축에 의한 신제품 출시를 앞 당길 수 있으므로 신제품 개발기간의 단축으로 인한 경제적 절 약효과를 가져옴.

▲ 분배기 내부 냉매의 유량속도 ▲ 분배기 내부 냉매의 부피비

(11)

04

풍력발전시스템 블레이드에 대한 유동-구조

연성해석

▲ 블레이드 주위의 유동해석을 바탕으로 얻은 구속조건과 하중조건 ▲▶ 구조해석을 통해 얻은 변형 후 블레이드의 변위 및 Von Mises 응력(점선은 변형 전 모습)

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

500만원 100시간

기술술자자문문 후후

100만원 20시간

총 경경제제적적 효효과과

블레이드 주위의 압력장 및 속도장에 대한 수치해석을 통하여 출력 곡선을 비교하고 결과의 고체문제에의 적용이 가능함.

대상업체 : 한진산업

자문위원 : 부산대학교 김경천 교수 사용소프트웨어 : ANSYS, CFX, 기타 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 260시간

블레이드 주위의 압력장 분포

블레이드 주위의 속도장 분포

(12)

05

대상업체 : 엔티시

자문위원 : 전남대학교 김도형 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간 결과 : 소용량에서 얻은 고수율의 데이터 를 대용량의 반응에서 안정된 생산수율을 얻기 위해 적용하는 것은 많은 장애요인 이 따름. Sacle-up 과정에서 반응에 작 용하는 여러 인자들의 최적화를 직접적인 try-and-error 과정을 거치지 않고, 슈퍼컴퓨터를 사용하여 컴퓨터 시뮬레이 션을 통해 반응기의 구성 형태와, 반응 인자들의 최적 조건을 사전에 도출함

졸-젤법을 이용한 electrochromic 디바이스 제조 공정 중 혼합탱크에서 스터링에 따른 수용액의 점성과 압력의 변화 예측을 위한

유동 해석

1.00e-03

7.98e+02 6.72e+02 5.47e+02 4.21e+02 2.95e+02 1.70e+02 4.38e+01 -8.19e+01 -2.08e+02 -3.33e+02 -4.59e+02 -5.85e+02 -7.11e+02 -8.36e+02 -9.62e+02 -1.09e+03 -1.21e+03 -1.34e+03 -1.46e+03 -1.59e+03 -1.72e+03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03

1.00e-03

1.00e-03 1.00e-03

1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03 1.00e-03

1.00e-03

Y X

Z

Y X

Z

▲ 혼합탱크에서의 점성 분포

▲ 혼합탱크에서의 정적압력 분포

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

700만원 300시간

기술술자자문문 후후

200만원 20시간

총 경경제제적적 효효과과

기술자문으로 인하여 총 5백만원의 경제적 효과를 보았음.

(13)

06

미세 피치 리드 프레임의

스템핑 공정에 대한 해석

▲ 시뮬레이션에 사용된 압축실험 모델

▲▶ 시뮬레이션 결과와 실제 압축실험과의 비교

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

10,000만원 8,640시간

기술술자자문문 후후

8,300만원 7,200시간

총 경경제제적적 효효과과

연간 300억대의 고부가 초미세 리드 프레임 시장에서 연간 100억대의 매출액을 올리 수 있을 것으로 사료됨.

x 50 scaling

7mm Punch Fracture Test

Experimental Analysis

10mm Punch Fracture Test

Experimental Analysis

대상업체 : 동호에이텍

자문위원 : 부산대학교 김병민 교수 사용소프트웨어 : ABAQUS, LS-DYNA 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 980시간 결과 : 7mm Punch 압축실험에서 Punch가 파단되는 Stroke에서 해석으 로 구한 최대 유효응력도 2.56GPa로 거의 유사하게 나타남. 10mm Punch 압축실험에서 Punch가 파단되는 Stroke에서 해석으로 구한 최대 유효응 력은 2.93GPa로 나타남. 따라서 Punch의 타발 해석 시, Punch의 최대 응력이 2.56GPa을 넘어선다면 Punch 의 파손을 예측할 수 있음

Max. Effective Stress : 2.56Gpa

(14)

07

대상업체 : 에이지광학

자문위원 : 전남대학교 김병훈 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간

반응기 모형을 제작하여

임펠러의영향을모사

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

200만원 10시간

기술술자자문문 후후

150만원 5시간

총 경경제제적적 효효과과

전량 수입에 의존하고 있는 광학유리의 소재를 국내에서 생산할 수 있는 능력을 키웠음.

▲ 상대속도

▲ 총 압력 ▲ 난류세기

Contours of Relative Velocity Magnitude (m/s) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

Contours of Total Pressure (pascal) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

Contours of Turbulence Intensity (%) Dec 16, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

7.95e

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7.15e

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2.78e

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4.65e+0 4.24e+0 3.82e+0 3.41e+0 2.99e+0 2.58e+0 2.16e+0 1.75e+0 1.33e+0 9.19e+0 5.04e+0 8.91e+0 -3.26e+

-7.40e+

-1.16e+

-1.57e+

-1.98e+

-2.40e+

-2.81e+

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-3.64e+

5.79e+

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Y X

Z

Y X

Z

Y X

Z

(15)

08

펩타이드 및 단백질의

3차원적구조설계및구조분석

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

3,600만원 4,320시간

기술술자자문문 후후

2,000만원 3,600시간

총 경경제제적적 효효과과

기존 peptide 제품의 구조 분석 및 신규 peptide 합성에 필요한 구조 분석과 이에 따른 구조 시뮬레이션 등에 소요되는 개발 시간 과 개발 비용을 30% 정도 절약 할 수 있었음.

대상업체 : 애니젠

자문위원 : 조선대학교 김시욱 교수 사용소프트웨어 : 분자모델링 소프트웨어 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 630시간

Animation5.avi

▲ 시뮬레이션을 통해 얻은 Agatoxin의 구조

시뮬레이션을 통해 얻은 The Third EPS15 Homology Domain of Human EPS15의 구조

(16)

09

대상업체 : 엔알텍

자문위원 : 계명대학교 김원진 교수 사용소프트웨어 : sysnoise 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 95시간

배출 소음기(vent silencer)의 디퓨져(diffuser)에 형태 및 연결방식(이중, 삼중 등)에 따른 소음 저감 성능분석과 스플리터(splitter)의 치수 및 배열 방법에 따른

소음저감특성분석을통한최적설계

▲▶ 디퓨저의 형태에 따른 소음 저감 성능

▲▶ 스플리터의 형태에 따른 소음 저감 성능

▲▶ 분석을 통해 얻은 2중 diffuser + diffuser 2개 구조를 갖는 디퓨저에 대한 소음 저감 특성

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

3,000만원 2,880시간

기술술자자문문 후후

1,000만원 1,080시간

총 경경제제적적 효효과과

제품 개발 기간 단축과 제품에 대한 신뢰도 향상을 가져옴.

(17)

10

냉장고용 왕복동형 압축기의

충격특성 해석

대상업체 : LG전자

자문위원 : 부산대학교 김태종 교수 사용소프트웨어 : LS-DYNA 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 95시간

▲ 시뮬레이션 대상의 냉장고용 왕복동형 압축기

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

10,000만원 80 시간

기술술자자문문 후후

1,500만원 10시간

총 경경제제적적 효효과과

8배 정도의 계산시간 단축 효과를 가져옴.

▲ 자유낙하 높이에 따른 가속도 ▲ 자유낙하 높이에 따른 낙하속도 ▲ 자유낙하 높이에 따른 운동에너지

(18)

11

대상업체 : 성일정보통신

자문위원 : 호남대학교 나현식 교수 사용소프트웨어 : MATLAB 및 기타 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 90시간

공간 다이버시티 결합 방식을 제안하고, 프레임 크기와 인터리버 크기를 변화시켜 결합 방식별 비트 에러 성능을

시뮬레이션

▲▶ 공간 다이버시티 결합방식별 비트 에러 성능

▲ SCSTC를 적용한 공간 다이버시티 결합모델 : (a) TypeⅠ, (b) TypeⅡ, (c) TypeⅢ

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

5,000만원 700시간

기술술자자문문 후후

3,000만원 400시간

총 경경제제적적 효효과과

기술자문에 따른 개발비용절감과 개발기간의 단축으로 약 30,000,000원 정도의 비용절감 효과를 가져옴.

(19)

12

바이오디젤 전체 공정도 제작 및 그에 따르는 공정별

Parameter 검토

대상업체 : 무등바이오에너지 자문위원 : 전남대학교 박돈희 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 및 Bipro designer

슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간 결과 : scale-up하고자하는 바이오디젤 생산공정의 공정도 - 공정도의 각각의 unit에는 물질 수지, 에너지 수지 및 사용 되는 비용 등의 데이터가 입력되어 있어 최종적인 시뮬레이션 값을 얻을 수 있음

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

3,000만원 2,160시간

기술술자자문문 후후

1,000만원 22시간

총 경경제제적적 효효과과

무등바이오에너지(주)에서 바이오디젤 공정을 설계하고, 그 중에서 반응조 설계를 위한 세부설계를 하기 위하여 KISTI 슈퍼컴을 이 용하여 고도설계를 할 수 있는 능력을 배양하였음.

(20)

13

대상업체 : 셈베스트

자문위원 : 전남대학교 선우창신 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 23.5시간 결과 : Steamer 설계에 있어 steam 조건과 steamer 구조 설계 변수 (steam 공급 노즐의 직경 및 steam 위치와 크기)에 따른 steam 공정의 시 간별 steamer 내의 압력 및 온도 분포 를 시뮬레이션 함으로써 steamer의 적 정 설계 변수를 파악할 수 있는 기초를 마련하였음

Steamer의 설계

▲▶ 입구노즐의 수가 5개인 경우 스티머 내부 스팀의 속도분포 (정상상태 도달시간 25분)

2.73e+01 2.62e+01 2.53e+01 2.45e+01 2.37e+01 2.29e+01 2.21e+01 2.13e+01 2.04e+01 1.96e+01 1.88e+01 1.80e+01 1.72e+01 1.64e+01 1.55e+01 1.47e+01 1.39e+01 1.31e+01 1.23e+01 1.14e+01 1.06e+01 9.81e+00 9.00e+00 8.18e+00 7.36e+00 6.54e+00 5.72e+00 4.91e+00 4.09e+00 3.27e+00 2.45e+00 1.64e+00 8.18e-01 0.00e+00

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 29, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, lam)

Y X

Z

2.73e+01 2.62e+01 2.53e+01 2.45e+01 2.37e+01 2.29e+01 2.21e+01 2.13e+01 2.04e+01 1.96e+01 1.88e+01 1.80e+01 1.72e+01 1.64e+01 1.55e+01 1.47e+01 1.39e+01 1.31e+01 1.23e+01 1.14e+01 1.06e+01 9.81e+00 9.00e+00 8.18e+00 7.36e+00 6.54e+00 5.72e+00 4.91e+00 4.09e+00 3.27e+00 2.45e+00 1.64e+00 8.18e-01 0.00e+00

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 29, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, lam)

▲▶ 입구노즐의 수가 11개인 경우 스티머 내부 스팀의 속도분포 (정상상태 도달시간 11분)

2.73e+01 2.62e+01 2.53e+01 2.45e+01 2.37e+01 2.29e+01 2.21e+01 2.13e+01 2.04e+01 1.96e+01 1.88e+01 1.80e+01 1.72e+01 1.64e+01 1.55e+01 1.47e+01 1.39e+01 1.31e+01 1.23e+01 1.14e+01 1.06e+01 9.81e+00 9.00e+00 8.18e+00 7.36e+00 6.54e+00 5.72e+00 4.91e+00 4.09e+00 3.27e+00 2.45e+00 1.64e+00 8.18e-01 0.00e+00

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 30, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, lam)

2.73e+01 2.62e+01 2.53e+01 2.45e+01 2.37e+01 2.29e+01 2.21e+01 2.13e+01 2.04e+01 1.96e+01 1.88e+01 1.80e+01 1.72e+01 1.64e+01 1.55e+01 1.47e+01 1.39e+01 1.31e+01 1.23e+01 1.14e+01 1.06e+01 9.81e+00 9.00e+00 8.18e+00 7.36e+00 6.54e+00 5.72e+00 4.91e+00 4.09e+00 3.27e+00 2.45e+00 1.64e+00 8.18e-01 0.00e+00

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 30, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, lam)

Y X

Z

Y X

Z

Y X

Z

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

20,000만원 8,760시간

기술술자자문문 후후

4,000만원 1,440시간

총 경경제제적적 효효과과

기술자문 전의 상황에서 생산성의 효율을 고려해 볼 때 저생산성 과 고비용을 요구하는 공정이었으나, 기술자문 후의 공정은 저비 용 고생산의 효과를 갖을 것으로 기대 됨.

(21)

14

펌프 내부유동에 대한 시뮬레이션을 통해 설계인자(clearances, port shape, viscosity etc)에 대한 유동, 성능의 특성변화를 고찰하고 포트의

최적설계인자 도출

대상업체 : 대림기업

자문위원 : 부산대학교 성승학 교수 사용소프트웨어 : CFX-TASCflow 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간 결과 : 포트의 기본형상은 치형이 결정된 후 내부와 외부 치형이 만들어내는 단면 적을 바탕으로 회전 중에 최대의 단면적 을 구성하는 각도에서 최대의 유체수송이 일어나도록 입출구 포트형상을 결정함

▲ 최적화된 펌프내부의 streak lines 분포

▲ Major sealing에 따른 유량의 변화 ▲ 포트 출구 압력에 따른 유량의 변화

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

30,000만원 2,400시간

기술술자자문문 후후

1,000만원 560시간

총 경경제제적적 효효과과

반복 실험소요비용이 전산비용으로 대체됨으로서 시간과 비용을 절감하고 대량생산이므로 생산량에 비례하여 상당한 경제적인 효 과가 기대됨.

(22)

15

대상업체 : 대우버스

자문위원 : 부산대학교 유완석 교수 사용소프트웨어 : LS-DYNA 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 82시간

대형버스 차체의 근간을 이루는

망상구조물(Reseau Body)의 충돌해석

▲▶ 망상구조물의 충돌 시뮬레이션 장면(왼쪽)과 마지막 변형된 구조(오른쪽)

▲▶ 망상구조물의 실제 충돌 실험 장면(왼쪽)과 마지막 변형된 구조(오른쪽) -충돌 시뮬레이션 결과와 유사한 충돌체의 거동을 보여줌

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

4,500만원 800시간

기술술자자문문 후후

1,500만원 500시간

총 경경제제적적 효효과과

개발된 시뮬레이션에 대한 검증작업을 거친 후, 계속하여 개발되 는 차종에 대해서는 시뮬레이션 기술을 이용한 개발이 가능함. 따 라서, 새로운 차종마다 계속되는 실차시험에 대한 차량, 장비, 인 력 등 대부분의 비용이 불필요하게 되는 경제적 효과를 가져옴.

(23)

16

석회석과 돌로마이트를 이용하여 토양중화제 및 석회비료를 생산하기 위한

반응기의 최적조건 도출

대상업체 : 호남석회공업

자문위원 : 전남대학교 윤정한 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 3.34시간 결과 : 반응기 내부 반응물들의 다양한 유동특성을 조사함으로써 반응기의 크기 와구성형태, 반응인자들의 촤적조건을 도출함

▲ 방상방향 속도

1.78e+[

1.67e+[

1.55e+[

1.43e+[

1.31e+[

1.19e+[

1.07e+[

9.47e-[

8.27e-[

7.07e-[

5.88e-[

4.68e-[

3.48e-[

2.28e-[

1.09e-[

-1.12e - -1.31e - -2.51e - -3.70e - -4.90e - -6.10e -

Contours of Radial Velocity (m/s) Dec 17, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

Y X

Z

▲ 정적압력

3.70e+0 3.22e+0 2.75e+0 2.27e+0 1.80e+0 1.32e+0 8.44e+0 3.68e+0 -1.08e+

-5.85e+

-1.06e+

-1.54e+

-2.01e+

-2.49e+

-2.97e+

-3.44e+

-3.92e+

-4.39e+

-4.87e+

-5.35e+

-5.82e+

Contours of Static Pressure (Pascal) Dec 17, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

Y X

Z

▲ 난류세기

9.11e+[

8.18e+[

8.52e+[

8.22e+[

7.93e+[

7.63e+[

7.34e+[

7.04e+[

6.75e+[

6.45e+[

6.16e+[

5.86e+[

5.57e+[

5.27e+[

4.98e+[

4.69e+[

4.39e+[

4.10e+[

3.80e+[

3.51e+[

3.21e+[

2.92e+[

2.62e+[

2.33e+[

2.03e+[

1.74e+[

1.44e+[

1.15e+[

8.54e+[

5.60e+[

2.65e+[

Contours of Turbulence Intensity (%) Dec 17, 2004 FLUENT 6.1 (3d, segregated, rke)

Y X

Z

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

20,000원 26,280시간

기술술자자문문 후후

18,000원 21,900시간

총 경경제제적적 효효과과

저생산과 고비용이 요구되는 공정이었나 자문결과 저비용 고생산 의 효과가 있을 것으로 기대됨.

(24)

17

대상업체 : 경창산업

자문위원 : 계명대학교 이부윤 교수 사용소프트웨어 : MSC, ABAQUS 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 470시간

Detent Spring과 볼트 체결부의 경계조건을

3차원 비선형 접촉문제로 고려한 해석 방법 정립후,

볼트의체결력및체결력이미치는영향을도출

▲▶ 복하중에 의해 파단된 Detent Spring

▲▶ 비선형(ABAQUS)과 선형(MSC. NASTRAN) 해석결과의 비교 (비선형해석이 보다 실제에 가까운 결과를 산출)

▲▶ 볼트 체결력 변화에 따른 Detent Spring의 윗면과 아랫면의 응력분포

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

3,000만원 480시간

기술술자자문문 후후

2,000만원 240시간

총 경경제제적적 효효과과

기술자문을 통하여 정확한 비선형 접촉 해석의 설계개선안 도출기 간 단축효과, 신모델 개발시의 Prototype 시행착오 감소 효과, 기술자문을 통하여 습득한 지식과 경험을 타 부품 확대 적용 시 파급효과등이 있음.

(25)

18

Plate Type 및 Double Wavy Type

열교환기 내 비정상 열유동 해석

대상업체 : 디이에이치티

자문위원 : 부산대학교 전충환 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간 결과 : 세계적으로 아직 Wavy 열교환 기 내의 3차원 비정상 유동을 통해 설계 해석을 한 결과는 아직 전무한 실정임.

따라서 Enhancement effect 및 Fouling 제거 효과를 보다 세부적으로 확보하기 위하여 Double Wavy에 대 한 복잡한 내부 유동 현상 및 입자 유동 을 포함한 해석을 시도하여야 함. 뿐만 아니라, 실제 설계에 고려되는 복잡한 Geometry에 대한 열전달 해석을 수반 하여야 함

▲ x-y 평면의 순간벡터

▲ 시간 및 폭 방향으로 평균된 온도 분포

▲ 시간 및 폭 방향으로 평균된 Cf ▲ 난류강도 (u

rms

)

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

5,500만원 200시간

기술술자자문문 후후

3,500만원 150시간

총 경경제제적적 효효과과

Wavy형 열교환기에 대한 설계 이론 및 정량화는 세계적인 선진 제작사도 이루어지지 못한 상태임. 본 사업의 결과로 단기적으로 는 소형 Wavy형 열교환기에 매우 국한적으로 적용한 경우임.

00..22 00..33

00..44

00..55 00..66

00..77 00..88

00..99

(26)

19

대상업체 : DIEART

자문위원 : 제주대학교 정동원 교수 사용소프트웨어 : autoform 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 100시간

현장 애로기술중에

가장 난이도가 높은 Reinforce Sill Side-Outer 판넬과

SAROOF 판넬을해석

▲ 최종 성형상태에서의 Reinforce Sill Side-Outer 판넬의 블랭크 형상 및 Metal Flow

▲ 성형해석을 통해 개발된 트라이아웃공정을 마친 최종 제품형상

▲▶ 최종성형상태에서의 SA ROOF 판넬의 성형성 경향과 두께변형율 분포

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

10,000만원 5,000시간

기술술자자문문 후후

7,000만원 3,800시간

총 경경제제적적 효효과과

자문에 따른 인력충원 효과, 품질향상, 원가절감, 리드타임 단축, 경험의존도 낮춤, 다른 기술개발에 큰도움이 됨, 회사의 연구개발 계획수립 기여 등 큰 효과가 있음.

(27)

20

열교환기의충격해석

대상업체 : 페스코

자문위원 : 한국해양대학교 조종래 교수 사용소프트웨어 : LS-DYNA, ANSYS 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 140시간

▲▶ 충격하중의 방향에 따른 열교환기 지지부의 반력

▲▶ 충격하중 방향에 따른 shell 중심에서 지지부에 작용하는 최대 전단응력 ▲ 0.01초에서 열교환기의 응력 분포

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

1,500만원 300시간

기술술자자문문 후후

750만원 300시간

총 경경제제적적 효효과과

해석 기술의 개발로 과제당 15,000,000원 상당의 project 수 주가 가능하고, 년간 1억 5천만원 정도의 경제적 효과가 기대됨.

(28)

21

대상업체 : 에너지소프트

자문위원 : 부산대학교 조진래 교수 사용소프트웨어 : LS-DYNA, ANSYS 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 60시간

섬유복합재를 적용한 LNG선의 전 운항조건을 고려한 비정상상태 열전달 해석과

LNG하중을 고려한 구조해석

▲ 섬유 복합재의 두께변화에 따른 온도 및 침입열량 분포

▲▶ 1차 및 2차 단열층의 두께변화에 따른 BOR 변화

▲ 물성변화에 따른 평균 BOR의 변화

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

1,500만원 4,000시간

기술술자자문문 후후

300만원 800시간

총 경경제제적적 효효과과

반복작업과정을 줄이고 파라메트릭 모델링을 구현함으로서 새로 운 제품개발비용 및 시간을 상당히 절약할 수 있다.

(29)

22

열 유동 해석을 통한 자동차용

헤드램프의기본내열거리설정

대상업체 : 인희라이팅

자문위원 : 부산대학교 하만영 교수 사용소프트웨어 : FLUENT 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 500시간 결과 : 온도장을 수치해석을 통해서 얻을 수 있으므로, 렌즈가 녹지 않을 벌브와 렌즈사이의 최소 거리인, 기본 내열거리 를 추측할 수 있음

▲ 온도 등고선

Contours of Static Temperature (k) Dec 12, 2004 FLUENT 6.1 (3d, dp, segregated, lam)

7.11e

+

02

6.90e

+

02 6.70e

+

02 6.49e

+

02 6.28e

+

02 6.08e

+

02 5.87e

+

02 5.67e

+

02 5.46e

+

02 5.26e

+

02 5.05e

+

02 4.85e

+

02 4.64e

+

02 4.44e

+

02 4.23e

+

02 4.03e

+

02 3.82e

+

02 3.62e

+

02 3.41e

+

02 3.21e

+

02 3.00e

+

02

Y X Z

▲ 속도 등고선

Contours of Velocity Magnitude (m/s) Dec 12, 2004 FLUENT 6.1 (3d, dp, segregated, lam)

7.16e-01

6.80e-01 6.44e-01 6.08e-01 5.72e-01 5.37e-01 5.01e-01 4.65e-01 3.94e-01 3.22e-01 2.86e-01 2.15e-01 1.43e-01 7.16e-02 3.58e-02 0.00e+00 1.79e-01 4.29e-01

2.50e-01 3.58e-01

1.07e-01

3.13e+02 3.12e+02 3.11e+02 3.10e+02 3.09e+02 3.08e+02 3.07e+02 3.06e+02 3.04e+02 3.02e+02 3.01e+02 3.00e+02 2.98e+02 2.96e+02 2.95e+02 3.09e+02

2.99e+02 3.05e+02

3.00e+02 3.03e+02

2.97e+02

▲ 렌즈의 표면온도 등고선

Contours of Static Temperature (k) Dec 12, 2004 FLUENT 6.1 (3d, dp, segregated, lam) Y

X Z

Y X Z

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

5,000만원 1,800시간

기술술자자문문 후후

3,000만원 720시간

총 경경제제적적 효효과과

2천만원의 개발비용을 절감할 수 있었음.

(30)

23

대상업체 : 이엠텍

자문위원 : 부산대학교 황상문 교수 사용소프트웨어 : sysnoise, 기타 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 232시간

Microspeaker의

음향특성 해석

▲ 마이크로스피커 protector, 외형, air hole, case의 형상

▲ protector가 음향특성에 미치는 영향 ▲ 외형이 음향특성에 미치는 영향

▲ air hole이 음향특성에 미치는 영향 ▲ hole두께가 음향특성에 미치는 영향

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

300만원 600시간

기술술자자문문 후후

250만원 550시간

총 경경제제적적 효효과과

1개의 모델을 개발하는데 금전적 비용은 17% 절약되나 시간적 비용이 8% 절약되므로 전체 25% 비용 절감의 효과를 가져옴.

SYSNOISE Default Model SYSNOISE-COMPUTATIONAL VIBRO-ACOUSTICS

(31)

24

층간 진동 소음 저감 시스템의 소음진동 저감 성능을 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 평가하고,

최적의 시스템 선정

대상업체 : 유탑엔지니어링건축사무소 자문위원 : 전남대학교 황재승 교수 사용소프트웨어 : ABAQUS, sysnoise, 기타 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 900시간

▲ 위에서 바라본 유한요소 모델

▲ 바닥판 중앙점의 변위비교 (설치전: 녹색, 설치후: 빨간색) ▲ 중앙점의 가속도비교 (설치전: 빨간색, 설치후: 녹색)

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

10,000만원 760시간

기술술자자문문 후후

1,000만원 720시간

총 경경제제적적 효효과과

1년 소요의 프로젝트가 약 1달의 단기 프로젝트로 가능하며, 1/10의 비용 저감효과가 있음.

(32)

25

대상업체 : 만도공조

자문위원 : 군산대학교 윤준원 교수 사용소프트웨어 : CFX, 자체코드 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 5,000시간

공조기용 열교환기의

고유 휜 패턴 개발

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

5,000만원 2.400시간

기술술자자문문 후후

1.000만원 560시간

총 경경제제적적 효효과과

고유 휜 패턴 설계기술력 및 전담인력 확보를 통한 기술경쟁력의 증진 및 개발기간 및 개발비용 절감.

▲ PAC 열교환기에 양산 적용될 고유 핀 패턴 개발을 위해 현재 설계 중인 2가지 핀 패턴의 형상

▲ PAC 열교환기에 현재 적용되고 있는 6가지 핀 패턴의 성능비교를 위한 상사해석에 의한 열교환기의 공기측 압력강하량 비교

(33)

26

유한요소 모델링에 의한

경비행기 구조 해석 및 설계

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

3,000만원 480시간

기술술자자문문 후후

2,000만원 240시간

총 경경제제적적 효효과과

독자적인 경비행기 모델에 대한 구조물 설계 개선에 의한 초경량 화와 이를 통한 품질 개선 및 경비행기 개발과 생산에 소요되는 기간 및 비용 절감.

대상업체 : 한국경비행기

자문위원 : 전북대학교 신의섭 교수 사용소프트웨어 :

MSC/NASTRAN, ABAQUS 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 5,000시간

▲▶ Symmetric push-over condition에 대한 해석 결과

▲▶ 해석대상 경비행기의 실제 프레임 구조

(34)

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대상업체 : FS-TECH

자문위원 : 제주대학교 정동원 교수 사용소프트웨어 : LS-DYNA, 자체코드 슈퍼컴퓨터 사용시간 : 5,000시간

가상생산시스템 개발 및

금형개발에 적용

항 항목목

개발비용 개발시간

기술술자자문문 전전

7,000만원 3,000시간

기술술자자문문 후후

4,000만원 1,800시간

총 경경제제적적 효효과과

전용해석소프트웨어 개발 및 기술전수를 통한 해석업무 효율성 증 대 및 이를 통한 품질향상, 원가절감, 리드타임 단축 및 경험의존 도 낮춤.

▲ 트렁크 리드의 성형해석 결과 : 변형률

0.0215925 0.020393 0.0191935 0.017994 0.0167945 0.015595 0.0143954 0.0131959 0.0119964 0.0107969 0.00959742 0.00839791 0.0071984 0.0059989 0.00479939

strain

▲ 차체판넬 스템핑공정 해석 결과

(35)

305-333 대전광역시 유성구 어은동 52번지 Tel. 042-869-0500 Fax. 042-869-0599

수치

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참조

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