CFD-FEA 융합, 기계설비 설계에서 유지보수까지 연결하다.

첨단 시뮬레이션 기술이 설계부터 운영까지 어떻게 혁신하는가?

전산유체역학(CFD)과 유한요소해석(FEA)의 융합은 단순한 설계 해석을 넘어 고충실도 디지털 트윈 구축과 운영 단계 예지보전으로 확대되고 있습니다.

 

AI와 클라우드 HPC 기술의 결합은 중소기업도 대규모 시뮬레이션에 접근 가능하게 하여 기계설비 안전성과 경제성을 동시에 높이는 기반을 마련합니다.

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설계 단계: 복잡한 다중물리 문제도 정확히 예측하는 통합 해석

CFD와 FEA의 연성 해석은 유체와 구조의 상호작용을 정밀하게 반영하여 기계설비의 성능을 다각도로 평가할 수 있게 합니다.

 

단방향 및 양방향 연성 기법을 통해 다양한 물리 현상을 정확하게 모델링하며, Ansys Workbench, Siemens Simcenter 등의 플랫폼이 효율적 통합 환경을 제공합니다.

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데이터와 AI 결합, 클라우드 HPC로 실시간 운영 모니터링과 예측 유지보수 실현

고충실도 시뮬레이션으로 생성된 대규모 데이터는 AI 기반 차수 축소 모델(ROM) 훈련에 활용됩니다.

 

이 경량화된 모델은 IoT 센서에서 수집한 실시간 데이터와 결합되어설비 상태를 실시간으로 분석하고 고장 예측, 유지보수 시기를 자동으로 알려줍니다.

단계 역할 및 기술

CFD-FEA 모델링	다중물리 해석을 통한 상세 성능 평가
AI 기반 ROM	빠른 상태 예측과 의사결정 지원
클라우드 HPC	방대한 시뮬레이션 데이터 생성 및 처리
IoT 센서	실시간 운전 데이터 수집

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경제성과 안전성 모두 잡는 예지보전 효과

시뮬레이션과 디지털 트윈 기반 예지보전 도입으로 가동 중단 시간이 대폭 감소하고 유지보수 비용이 최적화됩니다.
고장 위험이 사전에 감지되어 치명적인 사고 예방에 크게 기여하며,품질 향상과 폐기물 절감 효과도 함께 실현됩니다.

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검증과 규제 준수를 위한 신뢰성 확보

고도화된 시뮬레이션 기술은 확률적 결과를 내지만, 국내외 안전 법규는 결정론적 기준을 요구하여 조화가 필요합니다.
엄격한 검증 및 확인 절차와 표준 기관과의 협력을 통해 신뢰성을 보장하며 안전 인증 적용 범위를 확장하는 노력이 진행 중입니다.

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실제 적용 사례가 증명하는 기술의 가치

산업용 펌프 FSI 해석은 고장 원인을 정확히 찾아내 설계 개선에 활용되었으며, 가스 터빈 디지털 트윈은 실시간 상태 모니터링과 유지보수 스케줄 최적화를 가능케 하였습니다.

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미래 전략: 하이브리드 인재와 통합 플랫폼, 그리고 단계적 도입

CAE, AI, 데이터 과학이 융합된 하이브리드 전문가 양성이 필수이며, 통합 다중물리 플랫폼과 클라우드 HPC 활용은 경쟁력 확보의 핵심입니다.

 

처음부터 전체 시스템 대신 고부가가치 설비부터 적용하는 파일럿 프로젝트로 점진적인 확대 전략을 추천합니다.