ACADEMIC 에너지혁신의미래 기업과연구기관및교육기관은소비전력을낮추고, 배기가스를줄이며, 기존에너지자원을활용할수있는새로운방법을적극적으로모색하고있습니다. 또한전세계공대생들은개개인의능력을연마할뿐만아니라이동에대한기존의개념을바꾸는최신기술이접목된새로운이동수단을개발하고있습니다. 이러한학생들은현실적인문제에대한해결책을만들어낼뿐만아니라에너지혁신을위한산업현장의차세대리더가될것입니다. 작성자 : ANSYS Advantage Staff 42 ANSYS ADVANTAGE ISSUE 3 2016
1 연료 - 효율적인 GEEC Geec으로 더 잘 알려진 Galway energy-efficient car는 Shell Eco-marathon Europe 대회 에서 완주한 아일랜드 Galway 국립 대학 공대생에 의해 설계되고 만들어진 전기 배터리 친환경 자동차입니다. 팀은 자동차의 총 에너지 소비의 약 1/3을 차지하 는 공기 저항을 최소화하기 위 해 ANSYS CFD를 사용하였습니다. 또한 다양한 부품의 설계를 경량화 하기 위해 ANSYS Mechanical을 활용 하였습니다. 모노코크(monocoque, 차 체와 차대가 일체가 된 차의 구조) 설계 를 가진 차세대 자동차를 개발하기 위해, 학생들은 어디에 추가적인 재료가 필요 할 것인지, 무게를 줄이기 위해서는 어느 벽의 두께를 줄일수 있는지를 확인하기 위해 ANSYS Workbench 플랫폼 내의 ANSYS Mechanical과 ANSYS PrepPost를 사용하였습니다. NUI(National University of Ireland) Galway 팀은 이 대회의 최고의 자동차들과 무게를 동일하게 맞추려고 노력하고 있 으며 차량의 무게를 약 10kg에서 15kg 정도 줄일 것으로 기대하고 있습니다. 후방 장착 지점에 따른 기능 저하를 확인하기 위한 ANSYS Composite PrepPost 시뮬레이션 Geec은 영국 및 아일랜드 CADFEM에서 지원받고 있습니다. 정보 제공: Nathan Quinlan, Maeve Duffy, Rory Monaghan, Sean Scally와 Mike Walsh. 동일하게 맞추려고 노력하고 있으며, 차량의 무게를 약 10-15kg 정도 줄일 것으로 기대하고 있습니다. 2016 ANSYS, INC. 속도 확인을 위한 공기 소용돌이 역학 시뮬레이션 NUI Galway 팀은 이 대회의 최고의 자동차들과 무게를 NUI Galway의 친환경-자동차 (eco-car) 팀 ANSYS ADVANTAGE 43
에너지혁신의미래 ( 계속 ) 2 태양광발전혁명 미네소타대학태양광자동차프로젝트는태양광 - 발전자동차의모든측면에서효율이중요하다는전제하에, 태양의힘을이용하여바퀴를구동하기위해경쟁하는많은팀중의하나입니다. 이프로젝트팀은 ANSYS Mechanical 을사용하여부가적으로사용된부분을제거함으로써차를최대한가볍게유지하는동시에내구성및안전을위해자동차가적절한재료분포를갖도록합니다. 학생들은 2017 년말에도입될새로운다인승차를제작하고있습니다. 그들은효율을극대화하기위해거의모든부품에대해설계초기단계에서 ANSYS 소프트웨어를이용하였습니다. 시뮬레이션은팀에게자동차가예상한대로작동할것이라는확신을주었으며, 따라서그들은설계의모든측면에서효율성에집중할수있습니다. 정보제공 : David Sorenson 미네소타대학의태양광자동차프로젝트 2인승크루저급자동차와팀 TOP 표면압공기역학시뮬레이션 BOTTOM FRONT 3 신소재를사용하여설계하기 MUR 모터스포츠팀 호주멜버른대학모터스포츠팀의 2016 년주요목표는 FSAE 자동차의크기와무게를줄이는것이었습니다. 따라서많은자동차부품에경량솔루션이필요했고이러한목표를달성하기위해서는 ANSYS structural 소프트웨어가매우중요했습니다. 프로젝트팀은 2016 년새로운모노코크디자인자동차를개발하면서 ANSYS Composite PrepPost 의도움으로과도한하중에따른내부탄소섬유박리를확인할수있었습니다. 또한공기역학검토하는파트는다운포스 (downforce, 공기역학적으로차체를노면쪽으로하향하는힘 ) 생성및저항최소화를위해기류를어떻게활용할것인지에대한통찰력을얻기위해 ANSYS CFD 와유체역학시뮬레이션을사용했습니다. 이프로젝트팀은엔지니어링시뮬레이션을이용하여저항계수를계산함으로써연료소비를추정할수있었으며, 연료효율과경쟁에영향을미치는다른영역사이의균형을맞출수있었습니다. 정보제공 : James Hancock 샤시의응력시뮬레이션 44 ANSYS ADVANTAGE ISSUE 3 2016
ANSYS 소프트웨어를 사용함으로써 복합재 적층 설계의 반복 과정을 단순화하고 간소화하여 무게를 줄이고 강성을 극대화할 수 있었습니다. 4 사람의 에너지 활용 World Human-Powered Speed Challenge 대회에서 세계 각국의 학생들은 탑승자의 몸에서 만들어진 에너지만을 사용하는 자전거를 설계하고 구동하기 위해 경쟁합니다. 자전거가 시속 80마일로 달릴 때 자전거의 속도를 줄이는 저항력의 70%가 탄소-섬유 모노코크 쉘(monocoque shell)에 작용하는 항 력에 기인하기 때문에 공기역학 최적화는 세계 기록을 경신하는데에 매우 중요합니다. ANSYS CFD 소프트웨어는 사용하기 쉬울 뿐만 아니 라 천이 SST 난류 모델(transition SST turbulence model)을 포함하고 있기 때문에, 리버풀 대학 세발자전 거 팀은 이를 이용하여 설계 초기 단계에서 쉘의 공 ARION1의 ANSYS 격자 기역학을 최적화하 였으며, 계획했던 일정에 맞춰서 자전거를 제작하 고 테스트를 거쳐 시합에 참여할 수 있었습니다. 리버풀 대학 세발자전거(ULV, The University of Liverpool Velocipede) 팀은 Rathbone 투자 관리의 후원과 리버풀 대학 후원자들의 지원을 받고 있습니다. 정보 제공: Toby Dafforn-Jones, Michael Francis Kelly와 Mark D. White 2016 ANSYS, INC. ARION1 인력자동차(HPV, human powered vehicle) ANSYS ADVANTAGE 45
에너지혁신의미래 ( 계속 ) 세계기록경신을위해서는공기역학의최적화가대단히중요합니다. < CFD 해석결과검증을위한 ARION1 풍동실험 5 눈속을돌파하며전진 SAE(Society of Automotive Engineers, 미국자동차공학자협회 ) Clean Snowmobile 챌린지는대학생에게자연환경이엄격하게보호되어야하는지역에서도사용할수있도록스노모빌 (snowmobile) 을개선하는과제를주었습니다. 로체스터공대 (RIT, Rochester Institute of Technology) 학생팀도여기에도전했습니다. 작업의대부분은소음을줄이고배기가스를감소시키기위한내연기관엔진의개선이었습니다. 이프로젝트팀은특수목적의엔진설계프로그램으로시뮬레이션하기위하여 ANSYS SpaceClaim 을사용하여 CAD 를모델하였으며, 모든캠축에대해제작이전의설계단계에서 ANSYS Forte 를사용하여배기가스배출시뮬레이션을수행하였습니다. 학생들은 ANSYS Mechanical 을사용하여자신들이개발한새롭고가벼운부품이안전하고신뢰있게동작하는것을확인하는동시에경쟁의규칙을준수하였습니다. 팀은배기가스규제전략에대한보다깊이있는개발을위해서 ANSYS 소프트웨어를사용할예정입니다. 정보제공 : Eric Oswald 팀은 ANSYS Forte 를사용하여설계단계에서배기가스배출시뮬레이션을수행하였습니다. 46 ANSYS ADVANTAGE ISSUE 3 2016
6 오토바이를 타고 달리는 80일간의 세계일주 네덜란드의 아인트호벤 공과 대학의 23명의 학생 팀은 최초의 장거리 전기 여 행 오토바이 Storm Wave를 설계하고 제작했습니다. 이 팀은 기존의 전력망만 을 사용하여 80일간의 세계일주(26,000km)를 시도할 예정입니다. 팀은 오토바 이의 배터리를 교체 가능하도록 설계함으로써 오토바이의 무게를 줄였으며, 이로 써 한 번의 충전으로 달릴 수 있는 거리를 늘릴 수 있었습니다. 아울러 학생들은 ANSYS CFD를 이용하여 오토바이의 공기역학 성능을 최적화하였습니다. 세계일 주여행은 전기자동차의 가능성을 보여줄 것입니다. 정보 제공: Bas Verkaik TU Eindhoven의> STORM 팀 착탈식 배터리 셀이 달린 Storm Wave 보다 자세한 내용은 ANSYS Advantage 이번 호 웹 기사를 보시기 바랍니다. 2016 ANSYS, INC. ANSYS ADVANTAGE 47