프로토텍은 초대형 산업용 3D 프린터 전문기업 쓰리디팩토리(3D Factory)와 총판 계약을 맺고, 올해부터 초대형 3D 프린터를 공급한다고 밝혔다. 이번 계약을 통해 프로토텍은 기존의 소형 및 중형 3D 프린터 라인업을 초대형 장비까지 확대하며, 자동차, 건축, 조선 등 대형 제조 산업에 최적화된 3D 프린팅 설루션을 제공할 예정이다. 여러 산업에서 수요가 늘고 있는 대형 부품 제작에 특화된 초대형 산업용 3D 프린터 시장에 본격 진출하겠다는 것이 프로토텍의 계획이다.  울산에 위치한 쓰리디팩토리는 2012년 설립된 산업용 3D 프린팅 전문 기업으로, 초대형 3D 프린터 개발 및 생산에 특화된 기술을 보유하고 있다. 특히 건축, 자동차, 조선, 방위산업 등에서 요구하는 대형 구조물을 제작할 수 있는 장비를 개발해왔으며, 최대 16m급 대형 적층제조(AM) 시스템을 포함한 다양한 장비 라인업을 보유하고 있다.   ▲ 쓰리디팩토리의 초대형 하이브리드 3D 프린터   초대형 3D 프린터는 주요 방식에 따라 로봇형(robot base)과 갠트리형(gantry base)으로 구분된다. 로봇형 3D 프린터는 6축 이상의 로봇 암을 기반으로 동작하며, 다축 제어 기술을 통해 기존 고정형 3D 프린터로 제작하기 어려웠던 복잡하고 비정형 구조의 부품을 다양한 각도에서의 출력이 가능하다. 또한 출력 크기와 작업 영역을 로봇 암의 동작 범위와 선형 트랙의 길이에 따라 유연하게 확장될 수 있어, 건축, 항공우주, 자동차 산업 등에서 필요로 하는 대형 구조물을 맞춤형으로 제작할 수 있는 장점이 있다. 갠트리형 3D 프린터는 대형 부품 제작과 정밀 가공을 결합한 적층·절삭 하이브리드 방식으로, 대형 펠릿 3D 프린터를 기반으로 한다. 최대 5m×2.5m×1.5m 크기의 대형 부품을 출력할 수 있으며, 시간당 최대 20kg의 출력 속도를 지원한다. 이 프린터는 가격이 저렴한 범용 열가소성 수지(펠릿 형태)는 물론 고강도 복합소재를 활용할 수 있어 다양한 산업에 적용할 수 있는 것이 특징이다. 또한 ±0.2mm의 치수 정밀도를 제공할 수 있어 대형 금형 제작, 정밀 기계 부품 생산 등 치수 안정성이 중요한 산업에서 활용도가 높다. 프로토텍은 이번 총판 계약을 통해 초대형 3D 프린터 공급뿐만 아니라, 컨설팅, 기술 지원, 교육, 애프터서비스까지 포괄적인 지원 체계를 구축할 예정이다. 이를 통해 국내 대형 제조 산업에서 3D 프린팅 기술을 보다 적극적으로 도입할 수 있도록 지원하고, 맞춤형 설루션을 제공할 계획이다. 프로토텍 관계자는 “쓰리디팩토리와의 이번 협업은 단순한 장비 공급을 넘어, 국내 제조업의 패러다임을 전환하는 중요한 계기가 될 것”이라며, “앞으로도 3D 프린팅 기술을 활용한 효율적인 제조 환경 구축을 지원하고, 고객들에게 최적의 설루션을 제공하겠다”고 밝혔다. 한편, 프로토텍은 초대형 3D 프린터 도입을 고려하는 기업과 기관을 위해 오는 2월20일 쓰리디팩토리 공장에서 오픈하우스 세미나를 개최할 예정이다. 프로토텍은 이번 세미나가 초대형 3D 프린터의 주요 특징과 적용 사례를 소개하는 자리로 마련된다고 전했다.

성공적인 유동 해석을 위한 케이던스의 CFD 기술 (18)   터보 기계는 흐르는 유체와 회전하는 요소 사이에서 에너지 전달이 일어나는 기계에 초점을 맞춘 기계공학의 한 분야이다. 이러한 장치는 많은 산업 분야에서 중추적인 역할을 한다.이번 호에서는 메시 작업 이후 유동 흐름 및 물리 모델을 설정하는 과정을 살펴본다.    ■ 자료 제공 : 나인플러스IT, www.vifs.co.kr   흐름 및 물리 모델 설정 메시 프로세스를 완료한 후 흐름 및 물리 모델을 설정하는 것은 정확한 예측을 위한 토대를 마련하는 중요한 작업이다. 이 프로세스에는 미묘한 터보기계 흐름 역학을 포착하는 데 중요한 적절한 층류 또는 난류 모델을 선택하는 것이 포함된다. 또한 재료 특성 지정, 경계 조건의 신중한 구성, 초기 조건 설정이 수반된다. 이러한 세부 사항에 주의를 기울임으로써 시뮬레이션 프레임워크는 복제하고자 하는 실제 물리적 시나리오를 반영할 수 있도록 잘 준비될 것이다.   머티리얼 프로퍼티 정의 재료 속성을 올바르게 지정하면 다양한 작동 조건에서 유체 또는 고체 재료의 물리적 거동을 사실적으로 캡처할 수 있다. 다음에는 지정해야 할 주요 머티리얼 프로퍼티가 나열되어 있다.  밀도 및 점도 : 유체의 경우 이러한 특성은 특히 관성 및 흐름 저항 측면에서 흐름 거동에 영향을 미치므로 정확한 밀도와 점도를 지정하는 것이 중요하다.  열적 특성 : 여기에는 열 전달과 관련된 시뮬레이션에 필수적인 비열 용량과 열전도도가 포함된다.  압축성 : 가스의 경우 밀도와 압력의 변화를 정확하게 모델링하려면 압축성 계수가 필요하다.  탄성 및 가소성(고체 재료의 경우) : FSI와 관련된 시뮬레이션에서는 유체 힘에 대한 구조적 반응을 예측하기 위해 탄성 및 가소성과 같은 기계적 특성이 필요하다. 재료 특성은 온도, 압력 및 기타 환경 요인에 따라 변화하는 경우가 많다. 특히 다양한 작동 조건이 예상되는 시뮬레이션에서는 이러한 변화를 고려하는 것이 필수이다. 재료 특성이 부정확하면 실제 성능과 상당한 편차가 발생하여 설계 프로세스가 잘못될 수 있다.   유동 모델 선택 시뮬레이션의 물리적 특성을 반영하기 위해 재료 특성을 정의했다면, 다음 단계는 적절한 유동 모델링 접근 방식을 선택하고 구현하는 것이다. 터보 기계의 흐름은 본질적으로 불안정(unsteady)하며 3차원의 점성, 불안정 효과의 조합으로 설명할 수 있다. 그러나 터보 머신의 설계는 다열 상호 작용(예 : 전위 효과 및 파동 전파), 난류(예 : 와류 흘림 및 2차 흐름), 설계 외 효과(예 : 회전 실속 및 서지), 외부 왜곡(예 : 돌풍 및 발생 바람), 블레이드 진동(예 : 플러터 및 강제 응답) 같은 현상으로 인한 불안정한 효과를 무시하고 안정된 유동 해석에 기반하는 경우가 많다.  <그림 1>에 제시된 흐름 모델은 불안정성을 올바르게 모델링하는 데 필수이다.    그림 1. 주기성 및 안정성을 기반으로 터보 기계의 불안정성을 포착하는 흐름 모델   Large Eddy Simulation(LES) & Detached Eddy Simulation(DES) : 터보 기계의 불안정한 현상을 포착하는 충실도 높은 모델이다. LES는 큰 난기류 스케일을 해결하고 작은 난기류 스케일을 모델링한다. 반대로 DES는 단단한 벽 근처의 RANS 방법과 벽에서 떨어진 영역의 LES 방법을 혼합하여 더 큰 규모의 난류 소용돌이와 흐름 분리를 포착한다. 두 방법 모두 난류와 불안정한 흐름 역학에 대한 상세한 인사이트를 제공하지만 계산 비용이 높다.  Reynold-Average Navier-Stokes(RANS) : RANS는 터보 기계의 안정적인 흐름 조건을 시뮬레이션하는 데 이상적이다. 이 접근 방식은 시간에 따른 NS 방정식의 평균을 구하여 평균 흐름 거동에 대한 통찰력을 얻는다.  Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes(URANS) : URANS는 시간에 따른 효과를 포착하기 위해 RANS 접근 방식을 확장한 것이다. 주기적 및 일시적인 실행 문제를 시뮬레이션하는 데 사용할 수 있다. 주기적 현상은 시간 평균 주기적 솔루션과 섭동을 포함하며, 과도 실행 문제는 일시적인 시작 및 종료 시나리오와 같은 불안정하고 비주기적인 현상과 관련이 있다.  Frequency Domain Method : 주기적인 불안정 현상을 시뮬레이션하기 위한 계산 방식이다. 시간에 따른 해를 계산하는 대신 진동 주파수를 고려함으로써 불안정성으로 인한 정상 상태 효과를 분석할 수 있다. 이 방법은 특히 블레이드 통과 효과와 같은 주기적 응답을 캡처하는 데 유용하며, 전체 과도 시뮬레이션에 비해 계산 비용을 절감할 수 있다.   난기류 모델링 레이놀즈 응력이라고 하는 NS 방정식의 비선형 항은 일반적으로 다양한 난류 모델을 사용하여 모델링한다. 난류는 속도 및 압력과 같은 유체 속성이 평균값 주변에서 무작위로 예측할 수 없는 변화를 보이는 것이 특징이다. 일반적으로 레이놀즈 수가 400에서 2000 사이의 임계값을 초과할 때 나타난다. 특히 산업용 애플리케이션의 95%에서 임계 레이놀즈 수가 이 임계값을 초과한다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

퓨어스토리지가 ‘플래시어레이//C20(FlashArray//20)’을 선보이며 플래시어레이 포트폴리오를 확장한다고 밝혔다. 플래시어레이//C20은 엔터프라이즈급 성능과 안정성, 민첩성을 소규모 및 분산 구축 환경에 제공하기 위해 설계됐다. 퓨어스토리지는 “이번 신제품을 통해 새로운 시장으로 영역을 넓히면서, 고객에게 업계 최고 수준의 원활하고 확장 가능한 업그레이드를 제공하게 됐다”고 전했다. 데이터 증가, 애플리케이션 요구사항 변화 및 기술 고도화로 인해 기업은 민첩성과 효율성을 필요로 하지만, 동시에 예산 압박과 파편화된 스토리지 솔루션의 한계에 직면하고 있다. 플래시어레이//C20은 소규모 에지 및 분산 환경에 적합한 민첩하고 확장 가능한 솔루션으로 이러한 비즈니스 요구사항을 충족하도록 설계됐다. 퓨어스토리지 플랫폼과 검증된 플래시어레이 아키텍처를 통해 운영 비용을 절감하면서도 다양한 구축 유형과 사용 사례에서 퓨어스토리지의 경험을 확장할 수 있다.     퓨어스토리지의 최신 플래시어레이 제품군인 플래시어레이//C20은 에지 및 원격 사무실/지점 등에서 사용하기에 적합하며, 엔트리 레벨 및 에지 구축에 한층 강화된 기능을 제공한다. 퓨어스토리지의 확장 가능한 아키텍처를 기반으로 한 플래시어레이//C20 시스템은 고객의 비즈니스 성장에 따라 플래시어레이 상위 모델로 원활한 무중단 업그레이드를 지원한다. 플래시어레이//C20은 엔트리 레벨 용량이 필요한 기업에게 간소성, 성능 및 효율성을 가성비와 함께 제공하는 것이 특징이다. 고객은 플래시의 안정성과 일관된 낮은 레이턴시(latency), 그리고 무중단 업그레이드 기능의 이점을 누릴 수 있다. 또한, 에버그린(Evergreen) 아키텍처를 통해 다운타임 없이 업그레이드를 진행하여 고객의 미래 투자 가치를 보호한다.   퓨어스토리지는 글로벌 파트너 에코시스템을 강화하여 파트너들이 하이브리드 및 범용 워크로드에서 다양한 고객의 요구사항을 충족할 수 있도록 지원한다고 소개했다. 플래시어레이//C20은 유연한 가격 책정 및 에지 구축 역량을 통해 파트너가 다양한 시장 수요에 대응할 수 있는 새로운 기회를 제공한다. 퓨어스토리지 네이슨 홀(Nathan Hall) 아시아 태평양 및 일본 지역 부사장 겸 총괄은 “플래시어레이//C20은 접근성이 뛰어나고 비용 효율적인 방식으로 에지 및 분산 환경 구축에 엔터프라이즈급 성능을 제공해 퓨어스토리지의 영역을 넓혀 준다”며, “이번 새로운 모델을 통해 아시아 태평양 및 일본 지역 내 모든 규모의 기업이 원격 사무실이나 주력 데이터센터에 관계없이 퓨어스토리지의 안정성, 확장성 및 효율성을 구현할 수 있다”고 말했다.

문화유산 분야의 이미지 데이터베이스와 활용 사례 (11)   지난 호에서는 근대의 활판인쇄 기술로 인쇄된 근대 서지의 연구에서 주의해야 할 점을 근대문학유산으로 등록된 1925년에 인쇄된 ‘진달래꽃’ 초간본의 비교연구 사례를 통하여 살펴보았다. 근대에 도입된 활판인쇄로 시작하여 현대에 이르기까지 인쇄 기술의 변화에 관한 이해가 근대서지 연구에 미치는 영향에 관하여 알아보았다. 한지 인쇄물보다 수명이 짧은 양지에 인쇄된 근대서지 정보의 기록과 전달을 어떻게 해야 할 것인가도 생각해 보았다.  이번 호에서는 개인의 경험을 바탕으로 한 안목감정에 의한 축적되기 어려운 도자기에 관한 정보를 어떻게 검증하고 체계적으로 정리해 나가야 할 것인지 살펴본다. 도자기를 대상으로 한 각종 분석법의 원리와 한계에 관해서도 소개하도록 한다. 도자기의 분류, 명명법, 각종 분석법의 원리와 한계에 관해서 소개하면서 도자기 감정, 진위 감정의 의미, 한계와 문제점에 관하여 생각해 본다. 도자기를 제작한 시대, 지역, 재료, 제조방법에 따른 도자기의 특징을 어떻게 데이터베이스에 담아내야 할 것인가 고민해 보도록 한다.    ■ 연재순서  제1회 이미지 데이터와 데이터베이스의 중요성  제2회 서화, 낙관, 탁본 데이터베이스  제3회 옛 사진 데이터베이스  제4회 한지 데이터베이스  제5회 고지도 데이터베이스  제6회 고서 자형 데이터베이스  제7회 필사본 고서 데이터베이스  제8회 목판본 고서 데이터베이스  제9회 금속활자본 고서 데이터베이스  제10회 근대 서지 데이터베이스  제11회 도자기 데이터베이스 제12회 안료 데이터베이스    ■ 유우식  웨이퍼마스터스의 사장 겸 CTO이다. 동국대학교 전자공학과, 일본 교토대학 대학원과 미국 브라운대학교를 거쳐 미국 내 다수의 반도체 재료 및 생산설비분야 기업에서 반도체를 포함한 전자재료, 공정, 물성, 소재분석, 이미지 해석 및 프로그램 개발과 관련한 연구를 진행하고 있다. 경북대학교 인문학술원 객원연구원, 국민대학교 산림과학연구소 상임연구위원, 문화유산회복재단 학술위원이다.  홈페이지 | www.wafermasters.com   그림 1. 참기름 병으로 재활용되었다가 국보가 된 ‘백자청화철채동채초충문병’을 모티브로 상품화를 상상해본 국보 참기름 디자인   고물과 보물 사이  고물(古物/故物)과 보물(寶物)은 한 글자 차이지만 우리에게는 하늘과 땅만큼의 차이로 느껴진다. 금전적인 가치는 물론이려니와 대상에 대한 애착의 정도 또한 그렇다. 국어사전에서 고물과 보물의 정의를 찾아 보면 다음과 같이 적혀 있다.  고물은 ‘옛날 물건, 헐거나 낡은 물건’을 뜻한다. 보물은 ‘썩 드물고 귀한 가치가 있는 보배로운 물건’ 또는 ‘예로부터 대대로 물려 오는 귀중한 가치가 있는 문화재(문화유산)’를 의미한다. 문화유산분류의 등급상으로는 국보 다음으로 중요한 유형 문화유산을 이른다.  하나의 물건을 놓고 고물인지 보물인지는 어떻게 구별될까? 물건을 바라보는 이의 입장에서 소중한 것은 보물이고 하찮은 것은 고물로 취급될 것이다. 고물과 보물의 기준은 매우 주관적인 것으 로 획일적으로 정의할 수는 없다. 누군가의 고물이 다른 사람에게는 보물이 될 수 있고, 반대로 누군가에게는 보물인 것이 다른 사람에게는 고물 취급을 받을 수도 있는 것이다. 이런 의미에서 고물과 보물을 모두가 수긍할 수 있도록 객관적인 판단 기준으로 구 별하는 것이 과연 가능할까? 아마도 일반 상품처럼 금전적인 가치를 매긴다면 그 가격에 상응하는 대우는 받지 않을까 싶다. 올해 크게 화제가 되었던 디올 백처럼 명품 대우를 받게 될 지도 모른다.  고물로 버려져 잊혀졌던 물건도 누군가에게는 특별한 의미가 있는 경우가 있다. 액면가가 정해져 있는 우표, 지폐, 기념주화를 수집하는 사람은 액면가보다 비싼 금액을 치루고라도 원하는 물건을 소장하고 싶어한다. 한번 시가가 형성되고 나면 액면가로 거래되는 일은 없다. 단, 여기에는 조건이 하나 있다. 그 조건 중 하나는 같은 물건이 대량으로 유통될 수 없어 희소성이 있어야 한 다는 것이다. 과거에 대량으로 유통되었던 것이라도 역사성이 있고, 수집할 만한 가치가 있고, 희소성이 있다면 이야기는 달라진다. <그림 1>처럼 백자 도자기 병을 참기름을 담은 용기로 디자인하여 대량으로 판매한다면 참기름 값과 용기 값의 비율은 얼마나 될까?  우리가 쉽게 이해할 수 있는 고물과 보물의 분기점이 된 사례를 소개한다. 2014년에 미국 뉴욕에 거주하는 사람이 애플-1(Apple-1) 컴퓨터를 경매에 부쳤는데, 30만 달러에서 50만 달러 정도의 낙찰가를 예상했으나 실제로는 90만 5000 달러(약 12억원)에 낙찰되었다. 1976년에 애플의 창업자인 스티브 잡스가 200대를 만든 것 중 하나로, 첫 배치로 만든 50대 중의 하나였다. 1976년에 도매가격으로 500 달러에, 소매가격으로 666.66 달러에 판매한 것이었으니 인플레이션을 무시하면 38년만에 구매가의 1350배로 되판 셈이다. 단순한 중고 컴퓨터였다면 거들떠 보지도 않았을 것이지만, 역사적으로 매우 의미 있는 최초의 데스크톱 컴퓨터 한정판이었기 때문에 매겨진 금액이다. 적어도 한 사람은 그 금액을 지불할 만한 가치가 있다고 판단했기 때문에 경매가가 결정된 것이다. 그러나 데스크톱 컴퓨터의 성능적인 측면에서는 지금의 기준에서 보면 걸음마 수준이라고 할 수 있다. 그렇다면 고물과 보물을 가른 기준은 과연 무엇일까? 이 사례에서 이 문제의 답을 찾을 수 있을 것이다. 비슷한 일이 우리나라에서도 일어났다. 일제강점기인 1936년 11월 23일자 경성일보가 일본어로 대서특필한 기사에 따르면, 이조시대 철사대병, 즉 백자 병이 1만 5000원이라는 사상 최고 경매가로 팔렸다.(그림 2) 1920년대 초에 1원에 구입한 것이 불과 20년만에 1만 5000배의 금액에 낙찰된 것이다. 낙찰자는 간송미술관의 설립자인 간송 전형필이다. 고물이 보물로 재탄생한 일대 사건이다. 이 백자 병에는 어떤 사연이 있었을까?   그림 2. 일제 강점기인 1936년 경성일보에 경매사상 최고가로 낙찰된 참기름 병을 대서특필로 소개한 기사(오른쪽은 문화유산청이 제공하는 국보 사진)     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

앤시스 워크벤치를 활용한 해석 성공사례   ASME BPVC, Section-VIII, Division-2, Part 5는 해석을 통한 설계 요구사항에 대해 설명하고 있다. 이 중에서 5.4 Protection Against Collapse From Buckling은 좌굴 해석에 대해 설명하고 있는데, 2023년판부터 좌굴 해석의 내용을 좀 더 상세하게 설명하고 평가 방법도 변경되었다.  이번 호에서는 2021년판과 2023년판에서 설명하고 있는 선형 좌굴 해석 방법을 알아보고, 예제를 통해 하중계수 및 관련 요소들을 산출하는 방법에 대해 이해하고자 한다.    ■ 정준영 태성에스엔이 MBU-M5팀의 수석매니저로 구조 해석 기술 지원 및 교육, 용역 업무를 담당하고 있다. 홈페이지 | www.tsne.co.kr   ASME(American Society of Mechanical Engineers)는 미국 기계 학회의 약칭으로, 기계에 관한 표준 정립, 보일러 및 압력 용기의 설계, 제작, 검사에 관한 기술 기준을 제시하고 있다. ASME 규격은 1900년대 초까지 많은 보일러 사고에 의해 수 많은 인명 피해가 발생함에 따라, 보일러에 대한 안정성 확보가 필요하다는 관점에서 정립되어 설계에 대한 지침을 제공하고 있다. 그 중에서 Section-VIII-2, 5.4 항에 설명된 좌굴 해석은 2021년판까지 세 가지 타입으로 구분하여 설명하고 있었으나, 2023년판부터 개정되어 두 가지(A-탄성, B-소성) 방법을 제시하고 있다.    그림 1. ASME BPVC-VIII-2-2023   지금부터 2021년판 타입-1과 2023년판부터 개정된 방법-A에 설명된 선형 좌굴 해석 방법에 대해 소개한다.   ASME-VIII-2, 2021 Edition, 5.4.1.2 구조 안정성 평가에 사용되는 설계 계수(design factor)는 수행된 좌굴 해석 유형에 기반한다. 좌굴 하중이 수치 해석(분기 좌굴 해석 또는 탄소성 붕괴 해석)을 통해 결정될 때, 셸 부재에 적용하기 위한 최소 설계 계수는 다음의 세 가지 유형으로 정의한다.    TYPE-1 : Elastic Stress Analysis without Geometric Nonlinearities in the Solution(Minimum Design Factor, ΦB=2/βcr)  구성 요소의 전하중(prestress)을 결정하기 위해 솔루션에서 기하학적 비선형성 없이 탄성 응력을 이용하여 분기 좌굴 해석을 수행하는 경우 최소 설계 계수 ΦB=2/βcr을 사용해야 하며, 다음 의 βcr 계수에 대한 사용 값을 제시하고 있다.  The Capacity Reduction Factors, βcr   For unstiffened or ring stiffened cylinders and cones under axial compression    For unstiffened and ring stiffened cylinders and cones under external pressure    For spherical shells and spherical, torispherical, elliptical heads under external pressure    앞의 내용에서는 ASME-VIII-2, Table 5.3의 설계 하중 조합 (1)~(9)를 바탕으로 부품의 전하중을 설정한다.(그림 2)    그림 2. Load Case Combination and Allowable Stresses for an Elastic Analysis    <그림 2>에 있는 Table 5.3의 파라미터는 <그림 3>의 ASME-VIII-2 Table 5.2를 참고한다.   TYPE-2 : Elastic-Plastic Analysis with the Effects of Nonlinear Geometry in the Solution(ΦB=1.667/βcr) 부품의 전하중을 결정하기 위해 솔루션에서 비선형 형상의 영향을 받는 탄소성 응력을 사용하여 분기 좌굴 해석을 수행하는 경우, 최소 설계 계수 ΦB=1.667/βcr를 사용하며 <그림 2>의 설계 하중 조합 (1)~(9)를 바탕으로 부품의 전하중을 설정한다.   그림 3. Load Combination Parameters     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시뮤텐스 소프트웨어를 활용한 복합소재 해석 (5)   아바쿠스(Abaqus)용 추가 기능인 시뮤체인(SimuChain)은 가상 프로세스 체인을 생성하고 구조 시뮬레이션에서 제조 효과를 고려할 수 있도록 해준다. 준정적 하중 조건에서 비선형 재료 모델링을 포함한 불연속 섬유(SMC, LFT, GMT) 및 연속 섬유 강화 복합재에 대한 구조 해석을 지원한다.   ■ 자료 제공 : 씨투이에스코리아, www.c2eskorea.com   시뮤체인의 Abaqus/CAE 애드온을 사용하면 몰드플로우, 시뮤드레이프(SimuDrape), 시뮤필(SimuFill) 등의 공정 시뮬레이션에서 내보낸 데이터의 전처리는 물론 불연속 섬유에 대한 균질화 및 클러스터된 재료 카드와 연속 섬유 강화 복합재를 위한 복합재 레이업 생성이 가능하다. 아바쿠스 파이썬 API를 통해 시뮤체인 백엔드를 호출할 수 있어 자신만의 스크립트 및 모델 자동화를 구현할 수 있다. 메시오 백포트(Meshio Backport)를 통한 데이터 평가와 MpCCI MapLib을 통한 이산화된 데이터 매핑이 포함된다.   시뮤체인의 주요 기능 매핑     시뮤체인은 MpCCI MapLib을 사용하여 메시 간 스칼라, 벡터 및 텐서를 매핑함으로써 복합재 성형 시뮬레이션을 통해 예측된 국부적인 섬유 배향과 같은 제조 효과를 구조 시뮬레이션에 전달될 수 있다.   균질화     압축 및 사출 성형 시뮬레이션을 통해 유동으로 인한 국지적 섬유 배향을 예측할 수 있다. 시뮤체인은 국지적 섬유 방향을 구조 시뮬레이션(FEA) 메시에 매핑 후 효과적인 재료 특성을 균질화 및 클러스터화한다. 이를 위해서는 섬유, 매트릭스 및 복합재의 특성에 대한 정의가 필요하다. 이를 통해 유동으로 인한 불연속 섬유 소재에 대한 열적 및 기계적 특성의 국부 이방성을 고려할 수 있다.    비선형 소재 모델링     복합재 구조물의 가상 설계에는 점탄성, 가소성, 파손 등을 포함한 비선형 소재 모델링이 필요한 경우가 많다. 따라서 필요한 소재 특성화를 포함하여 준정적 하중 조건에서 비선형 소재 모델링을 지원한다.    복합재 레이어     복합재 포밍(forming)은 국부적인 섬유 배향의 변화를 유도함으로 포밍 시뮬레이션인 시뮤드레이프를 통해 레이어별로 적층된 라미네이트의 섬유 방향을 예측할 수 있다. 시뮤체인을 사용하면 국부적 섬유 방향을 구조 시뮬레이션(FEA)의 메시와 복합재 레이업으로 매핑하고, 국부적 이방성을 고려하여 복합재 라미네이트의 기계적 동작을 효율적으로 모델링할 수 있다.   데이터 처리     시뮤체인을 사용하면 사출 성형 CAE 해석 툴(몰드플로우)에서 내보낸 데이터를 중립 파일 형식인 VTK로 변환할 수 있으며, 오픈소스 소프트웨어인 파라뷰(Paraview)에서 시각화하고 파이썬 패키지 메시오(Meshio)를 통해 처리할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시뮤텐스 소프트웨어를 활용한 복합소재 해석 (4)   시뮤워프(SimuWarp)는 아바쿠스/CAE(Abaqus/CAE)의 플러그인 형태로 제공되어 후변형 시뮬레이션을 위한 자동화된 모델 설정을 제공한다. 이를 통해 시뮬레이션 작업 흐름을 촉진하고 속도를 높이며 모델의 모든 관련 측면이 올바르게 설정되도록 보장한다.   ■ 자료 제공 : 씨투이에스코리아, www.c2eskorea.com   정확한 재료 모델링은 정교한 복합재 후변형 시뮬레이션의 핵심이다. 시뮤워프에는 광범위한 재료 모델이 포함되어 있어, 열가소성 및 열경화성 재료의 안정적인 후변형 예측에 필수적인 모든 재료 특성을 고려할 수 있다.     시뮤워프의 주요 기능 후변형(구성 요소 및 어셈블리) 예측           후변형은 폴리머의 온도나 형태 변화로 인한 수축 변형으로 인해 발생된다. 적용된 열 경계 조건에 따라 두께 방향의 응력 구배로 인해 부품 모양이 변형된다. 복합재를 사용할 때 섬유의 분포와 방향은 응력 구배의 추가적인 원인이다. 결과적인 응력 상태를 계산하면 해당 부품 변형을 예측하고 규정된 공차가 충족되는지 확인할 수 있다. 후변형 구성요소가 더 큰 어셈블리의 일부인 경우, 장착 후 개별 구성요소와 연결된 부품의 변형이 발생한다. 이러한 변형은 비용이 많이 드는 실험을 수행할 필요 없이 어셈블리를 시뮬레이션 모델에 통합하여 예측할 수 있다.   후변형 최적화     후변형 시뮬레이션에는 부품 및 프로세스 설계 중에 정의된 여러 측면이 통합되어 있다. 따라서 이러한 설계 변수와 관련하여 결과 부품 형상의 민감도를 결정하는 데 활용될 수 있다. 무엇보다도 이를 통해 변형을 최소화하거나 부품 모양을 의도적으로 조정할 수 있다. 후자는 부품의 목표 적용에 유리한 특정 잔류 응력 상태를 유발하는 데 사용될 수 있다.   열운동 분석     가열 및 냉각 공정에 대한 정확한 분석은 공정으로 인한 잔류 변형을 예측하는 데 필수이다. 시뮤워프는 온도 분포를 정확하게 모델링하고 가교 결합(열 경화성) 또는 결정화(열 가소성)로 인한 수축 변형을 유도하는 정교한 모델을 포함하고 있다. 이 분석은 완전한 기능을 갖춘 변형 시뮬레이션의 일부로 수행되거나 독립형(예 : 냉각 시스템 설계에 대한 빠른 평가)으로 수행될 수 있다.   구조 성능 평가     공정으로 인한 잔류 응력을 예측하면 부품의 예상 성능을 더 잘 예측할 수 있다. 예를 들어 중요한 측면은 피로 또는 강도가 될 수 있다. 시뮤체인(SimuChain)을 사용하면 변형 시뮬레이션 결과를 다른 수치 모델로 전송할 수 있다.     ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

#아바쿠스교재 #CAE # 구조해석 #브이이엔지 ㈜브이이엔지 지음 / 33,000원 / 이엔지미디어   구입하러가기 4차 산업혁명 시대 컴퓨터 응용 해석(CAE : Computer Aided Engineering)은 단순한 설계 보조 도구를 넘어 새로운 기술과의 통합을 통해 산업 전반의 혁신을 주도하는 핵심 요소로 자리 잡고 있다.  Abaqus(아바쿠스)는 다쏘시스템의 SIMULIA(시뮬리아) 제품군 중 대표적인 구조해석 소프트웨어로, 사실적인 시뮬레이션을 위한 최고의 통합 해석 솔루션이다.  Abaqus는 자동차, 항공, 국방, 화학, 의료, 가전 등 다양한 제품의 시뮬레이션을 지원하는 유한요소 모델링 및 유한요소해석 소프트웨어로서, 광범위한 산업 부문에서 엔지니어링 상의 문제를 해결할 수 있는 강력한 솔루션을 제공하여, 널리 사용되고 있다. 이번에 새롭게 발간한 이 책은 Abaqus 사용법뿐만 아니라 관련 필수 이론을 단계별로 습득할 수 있는 새로운 교재이다. 이번 교재는 처음부터 한글로 작성되어 개념적으로 이해하기 쉽고, 연습이 쉬운 워크숍 모델을 포함하고 있다. 특히, 실무 현장에서 쉽게 적용할 수 있는 실질적인 분석 방법과 사례를 제공하여 독자들이 Abaqus를 효과적으로 활용할 수 있도록 도와줄 것이다..  이 책은 구조해석 기본 과정으로, 구조 엔지니어링 분야의 공학자가 CAE의 개념을 쉽게 이해하고, 산업 현장에서 해석을 더 잘 활용하기 위하여 작성되었다. 이 책을 읽고 따라하다 보면 범용 해석 솔루션인 Abaqus를 쉽게 시작하고, 어렵고 복잡한 개념을 하나씩 실무에 적용하여 제조 엔지니어링 분야의 경쟁력을 갖추는데 도움을 줄 것이다. 이 책을 집필한 ㈜브이이엔지는 다쏘시스템의 SIMULIA 전문 파트너로서, 2007년부터 다쏘시스템의 다양한 CAE 솔루션을 공급하며 SIMULIA 전문 교육, 기술 지원 및 엔지니어링 컨설팅 서비스를 제공하고 있다. ㈜브이이엔지는 매년 30회 이상의 Abaqus 기본 교육과 고급 교육을 진행하면서 Abaqus 교재 개발에 대해 끊임없이 고민해 왔으며, 다쏘시스템의 교재를 기반으로 번역, 한글화 한 '초급 및 중급 사용자를 위한 Abaqus 입문서(2013)'와  'Abaqus(아바쿠스)를 이용한 Contact 해석(2014)'을 발간한 바 있다.   지은이 소개 ㈜브이이엔지 ㈜브이이엔지는 다쏘시스템의 SIMULIA 전문 파트너로서 자동차, 전기전자, 에너지, 항공우주, 조선 및 생명공학 등의 산업 전반에서 30년 이상 축적된 노하우와 다양한 경력을 보유한 전문가들로 구성된 CAE 솔루션과 엔지니어링 컨설팅 전문 회사이다.   추천의 글 10여년 전, 언어의 장벽으로 Abaqus 학습에 어려움을 겪는 고객 여러분께 도움이 되고자, 미흡한 영어실력에도 불구하고 최초의 한글 교재를 출판했다. 이후 수많은 도전 과제를 해결하면서, Abaqus 사용법뿐만 아니라 관련 필수 이론을 단계별로 습득할 수 있는, 특히 처음부터 한글로 작성된 교재의 필요성을 오랫동안 절감해 왔다. 이번 교재는 우리의 이러한 갈증을 시원하게 해소해 줄 것이다.  ㈜브이이엔지의 비전은 고객 여러분이 더욱 혁신적이고 효율적인 컴퓨터 응용 해석(CAE)을 수행할 수 있도록 지원하는 것이다. 이 책이 실질적인 도움이 되어 많은 이들에게 유익한 자원이 되기를 진심으로 기대한다.  - ㈜브이이엔지 김창훈 대표   목차 PART 01. 해석(CAE)이란?     1. CAE(Computer Aided Engineering)    8 2. 해석의 목적    9 3. 해석의 효과    11 4. 구조 해석(Structural Analysis)    12 5. 유한 요소법(Finite Element Method)    13 6. 해석 툴의 구성    14 7. 제품 개발에서의 해석    17 함께하기 01. 성형 해석으로 Abaqus 친해지기     19 함께하기 02. C–단면 빔의 횡방향 좌굴    28      PART 02. 응력과 변형률    47 1. 힘    48 2. 응력    51 3. 모멘트    53 4. 변형과 변형률    54 5. 응력 성분    55 6. 변형률 성분    67 7. 구성방정식(Constitutive Law)    69 8. 탄성 계수와 전단 계수의 관계    73 9. Mises 응력    78 10. 체적 탄성 계수    79 함께하기 03. 내압을 받는 실린더 해석(2D)    83 함께하기 04. 1–요소 모델과 프아송 비 비교    94 함께하기 05. 변형 모드별 주 응력 방향 확인    124 함께하기 06. 고무 가스켓(gasket) 씰링 해석    153      PART 03. 유한 요소법    163 1. 요소, 절점 및 자유도(DOF, Degree Of Freedom)    164 2. 주요 요소    166 함께하기 07. 구조 요소를 이용한 C–단면 빔의 횡방향 좌굴 해석    181      PART 04. 해석의 구성 요소    193 1. 해석 신뢰성    194 2. 해석의 구성 요소    194 함께하기 08. 선형 해석과 비선형 해석    211 함께하기 09. 컨트롤암의 좌굴 해석    222      PART 05. 선형 해석과 비선형 해석    239 1. 선형 해석    240 2. 비선형의 요인    243 함께하기 10. 3점 굽힘 시험    250      PART 06. 정적 해석과 동적 해석    271 1. 정적 해석(Static Analysis)    272 2. 동적 해석(Dynamic Analysis)    273 3. 과도 응답(Transient Response)    276 4. 고유 진동수 및 고유 모드의 의미    278 5. 주파수 영역과 복소수 표현    282 6. 고유 진동수 및 고유 모드의 추출    289 7. 주파수 응답 함수    292 함께하기 11. 공진 구조물 (1) – 고유 진동수 해석    296 함께하기 12. 공진 구조물 (2) – 주파수 응답 해석    313 함께하기 13. 공진 구조물 (3) – 동적 과도 해석(Implicit vs Explicit)    318      PART 07. 해석 재질 물성(탄소성 재질)    335 1. 단순 인장 시험    336 2. 진 응력(True Stress)과 진 변형률(True Strain)    341 3. Mises 소성 모델    347 함께하기 14. 단순 인장 시험과 탄소성 재질 변환    350      PART 08. 해석 재질 물성(고무 재질)    365 1. 고무 재질의 특성    366 2. 고무 재질의 응력–변형률 시험    367 3. 고무 재질 모델    370 4. 재질 안정성(Material Stability)    373 함께하기 15. Abaqus/CAE Material Evaluation 기능    375 함께하기 16. 고무 부싱(bushing)의 동적 과도 해석    381  

시뮤텐스 소프트웨어를 활용한 복합소재 해석 (3)   아바쿠스(Abaqus)용 추가 기능인 시뮤드레이프(SimuDrape)를 사용하면 기존 소프트웨어 아키텍처(아바쿠스)를 고급 복합재 성형 시뮬레이션에 사용할 수 있다. 시뮤드레이프 ABAQUS/CAE 플러그인을 통해 스탬프 및 멤브레인 성형 과정을 위한 완전 자동화된 모델 설정이 가능하며 이를 기반으로 시간 효율적인 방식으로 모델링 오류 없이 모델을 생성할 수 있다.   ■ 자료 제공 : 씨투이에스코리아, www.c2eskorea.com 정확한 복합재 성형 시뮬레이션을 위해서는 고급 재료 모델링이 핵심이다. 시뮤드레이프는 Abaqus/Explicit를 통해 엔지니어링 직물, 열가소성 테이프 적층판 및 프리프레그 재료를 사용한 복합재 성형 시뮬레이션의 특수성을 고려한 재료 모델을 제공한다.   시뮤드레이프 해석 흐름도     전처리 작업(Abaqus CAE) 툴 가져오기 다이, 스탬프 또는 멤브레인 자동 모델 셋업을 진행한다. 스탬프 포밍(Stamp Forming) 다단 성형(Sequential Draping) 이중막 성형(Double Diaphragm Forming)   모델 생성 운동학 모델을 기반으로 한 라미네이트의 완전 자동화된 적층 라미네이트의 단일 플라이 요소망 생성 플라이별 재료 및 접촉 속성 지정 운동학을 포함한 소재 고정장치(gripper) 모델링 중력 하중, 대칭면 등 경계조건 지정   해석(Abaqus Solver-Explicit) 아바쿠스 API는 성형 공정에서 복합재의 특성을 모델링하기 위해 사용된다.   후처리(Abaqus CAE/SimuDrape) 정보 내보내기 중립 교환 형식(VTK)으로 섬유 배향, 섬유 부피 함량 및 추가 상태 변수 내보내기를 할 수 있다.   소재 형상 최적화 최종 형상 근접된 포밍(Near-net shaped forming)을 위한 소재 형상을 결정한다.   시뮤드레이프의 주요 기능 다단 성형(Sequential Draping)     다단 성형 개념은 손으로 드레이핑하는 공정을 모방하여 성형 공정을 용이하게 할 수 있다. 시뮤드레이프를 사용하면 임의 개수의 스탬프를 사용하여 자동 모델 설정이 가능하므로 임의 순차 드레이핑 개념을 가상으로 최적화할 수 있다.   진공막 성형(Membrane Forming)     변형 가능한 멤브레인을 이용한 진공 보조 공정을 사용하면 대형 부품을 성형할 수 있다. 시뮤드레이프는 멤브레인 형성 공정과 초탄성 재료 모델링을 사용한 멤브레인 모델링을 위한 자동 모델 설정을 지원한다.   소재 고정장치(그리퍼)     그리퍼(gripper)는 결함 없는 성형을 가능하게 하는 장치이다. 시뮤드레이프는 운동학과 하중 적용을 고려한 정확한 그리퍼 모델링 접근 방식을 제공하므로 그리퍼 설정을 최적화할 수 있다.      ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.

시뮤텐스 소프트웨어를 활용한 복합소재 해석 (2)   시뮤텐스(SIMUTENCE)의 시뮤필(SimuFill)은 성형 프로세스 모델링을 위한 기존 소프트웨어 아키텍처(아바쿠스 및 몰드플로우 플러그인)를 개선하여 고급 압축 및 사출 성형 분석이 가능하다. 시트 몰딩 컴파운드(SMC), 장섬유 강화 열가소성 수지(LFT) 및 유리 매트 열가소성 수지(GMT)의 압축 성형은 단섬유 섬유 복합재에 가장 많이 적용되는 제조 공정 중 하나이다. 그러나 이러한 재료를 성형하면 부분적으로 채워진 캐비티(미충진 영역)가 수반될 수 있어, 섬유 배향의 변화와 같은 흐름에 따른 효과 분석이 필요하다. ■ 자료 제공 : 씨투이에스코리아, www.c2eskorea.com   시뮤필(SimuFill) 제품을 통해 제공되는 몰드플로우 애드온(Moldflow Add-on)은 PVT 거동을 경화도의 함수로 모델링할 수 있으며, 각각 열가소성 수지와 열경화성 수지의 결정화 및 경화 동역학을 예측하는 것이 포함된다.   LFT 스트랜드에 대한 섬유 배향 초기화 유동 길이가 충분히 짧은 경우 초기 섬유 배향은 최종 섬유 배향에 큰 영향을 미친다. LFT 스트랜드(strands)에서 국부적인 섬유 배향은 불균일하며 압출 공정을 통해 결정된다. 시뮤필을 사용하면 분석 방정식을 사용하여 LFT 스트랜드의 로컬 섬유 배향을 초기화할 수 있다.     결정화 및 경화 동역학 시뮤필을 사용하면 열가소성 재료(LFT, GMT)의 결정화 역학과 열경화성 재료(SMC)의 경화 역학을 예측할 수 있다. 이는 결정화/경화도를 초기 조건으로 고려하여 금형 충진 및 부품 변형/스프링을 정확하게 예측할 수 있다. 시뮤필은 아바쿠스(Abaqus)의 후 변형 분석용 추가 기능인 시뮤워프(SimuWarp)에서도 사용되는 몰드플로우용 Nakamura-Ziabicki 모델(결정화 모델)을 제공한다.     PVT 모델링 PVT 거동의 정확한 모델링은 열 신장 및 수축으로 인한 잔류 변형률을 정확하게 예측하는 데에 중요하다. 잔류 변형은 잔류 응력과 변형을 유발한다. 시뮤필은 열가소성 수지와 열경화성 수지 모두에 대한 경화도의 함수로서 PVT 거동을 예측하기 위한 정교한 모델을 제공한다.     프레스 톤수 최적화 프레스 톤수는 제조에 매우 중요하고 자본 투자에 있어 비용을 유발하는 요소이다. 복잡한 재료 거동, 설계 반복 및 처리 전략은 필요한 공정 톤수에 큰 영향을 미친다. 시뮤필을 사용한 성형 시뮬레이션은 공정력을 신뢰할 수 있는 추정을 가능하게 하므로 자본 투자를 줄이는 데에 핵심 역할을 한다.     초기 Charge 성형 대부분의 시뮬레이션 접근 방식은 재료 흐름이 시작되기 전에 복잡한 초기 Charge 구성의 성형을 포착하지 못한다. 시뮤필을 사용하면 복잡한 초기 Charge 구성을 설명하기 위해 재료 성형 및 재료 흐름을 예측하는 순차적 접근 방식이 가능하다. 초기 Charge 구성을 고려하고 최적화하면 완전한 금형 충진과 공정 시간 단축이 보장된다.       ■ 자세한 기사 내용은 PDF로 제공됩니다.