설계 최적화를 위한 CFD와 CAD의 접합(Integration)

이 글에서는 CFD의 효율적인 적용 및 사용을 통하여 제품의 설계와 생산 공정의 최적화가 어떻게 구현될 수 있으며 CFD를 이용한 최적화 과정 에서 걸림돌이 되는 것들로는 어떤 요소들이 있는 지 관하여 다루고자 한다. CFD와 같은 CAE tool 을 이용한 설계 과정의 최적화는 최신의 기술을 장착하고 있는 상업용 CFD 소프트웨어들에 의하여 가능하며 이들 코드들에 관한 특성들도 이 글 에셔 취급하고자 한다. 잘 알려진 바와 같이 제품 의 초기 개념 설계 단계에서부터 계획 및 상세설계에 이르기까지 각 단계에서 최적의 조건을 구하 기 위해서는 주어진 구속조건에서 변수들에 관한 반복적인 시뮬레이션이 수행되어야 한다. 이러한 과정에서 각각의 조건에 관한 시뮬레이션 과정이 시간이 비교적 많이 소요되는 수동적인 방법으로 이루어질 경우 최적화는 불가능하다. 즉 각 설계 변수의 최적화 조건을 구하기 위하여 CAE과정에 서 자동화(automation)은 필수적일 것이다. 전산 유체 역학(computational fluid dynamics)은 지난 30여 년 동안 다양한 유체유통 및 열전달 분야에서 사용되어져 오고 있는 시뮬레이션 기술이 다. 산업분야에서 CFD에 대한 요구가 증대됨에 따라 20여 년 전부터 상업용 CFD 코드가 등장하기 시작하였으며 근래 들어서는 약 80여 종류의 상업용 CFD 코드가 자동차, 전자, 화공, 건설, 조 선, 제강과 같은 여러가지 종류의 산업분야에서 이용되어 오고 있다 하지만 상업용 CFD 코드가 고가인 이유 때문에 비교적 풍부한 예산이 확보된 대기업 및 국책 연구소 중심으로 이에 관한 사용 자 층은 매우 제한적이었다. 아울러 사용상의 난 점 때문에 CFD를 전공한 전문가 집단 위주로 사 용되어 오고 있다. 이런 측면에서 볼 때 설계 분야 에 종사하는 엔지니어들이 CFD를 이용하여 설계를 하는 데는 상당한 괴리감이 존재하게 된다. 전 통적으로 CFD와 같은 해석은 설계에 대한 타당서 검증의 목적으로 설계 사이클에서 맨 마지막에 수행되어져 왔기 때문에 CFD가 설계에 직접적인 도움을 주지 못하고 보조의 역할밖에 하지 못하는 수몽척인 도구로 여겨져 왔다. 이려한 설계 경향 은 CFD가 설계 과정에서 요구하는 시간 내에 시뮬레이션이 불가능하기 때문에 나타난 현상이다 상기에서 언급된 문제점인 시abf레이션의 시간 단 축은 설계 부서 에서 사용되는 CAD 도구와 CFD와 같은 CAE tool을 적절하게 접목함으로써 (integration) 가능할 것이다. 이후에서는 CFD의 시뮬레이션 과정을 자동화하기 위하여 고려되어 야 할 요소들에는 어떤 것들이 있는지에 관하여 알아보고자 한다.