동적파괴거동 및 용접 변형 해석은 기계 구조물의 신뢰성과 안전성을 확보하기 위한 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 다양한 금속 및 복합재 구조물에서 발생하는 동적 하중과 파괴 현상을 정밀하게 분석하고, 용접 과정에서 발생하는 변형과 잔류응력을 예측하는 첨단 해석 기법을 개발하고 있습니다. 특히, 열탄소성 해석, 변형도 경계법(SDB), 고유변형도법 등 다양한 수치해석 방법을 활용하여 실제 산업 현장에서 발생할 수 있는 다양한 용접 변형 문제를 해결하고 있습니다. 이러한 연구는 다중 패스 용접, 층간 온도 변화, 구조물의 크기와 형상에 따른 변형 거동 등 복잡한 변수들을 고려하여, 실제 실험 결과와의 비교 및 최적화 기법을 통해 해석 모델의 신뢰성을 높이고 있습니다. 또한, 선박, 풍력 타워, 자동차 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 용접 변형 제어 및 최적화 설계 방안을 제시함으로써, 구조물의 내구성과 생산성을 동시에 향상시키는 데 기여하고 있습니다. 향후에는 인공지능 및 머신러닝 기반의 예측 모델을 접목하여, 더욱 빠르고 정확한 용접 변형 예측과 제어가 가능하도록 연구를 확장할 계획입니다. 이를 통해 미래의 스마트 제조 및 첨단 구조물 설계 분야에서 선도적인 역할을 수행하고자 합니다.

복합재 및 경량 구조물의 설계와 최적화는 현대 기계공학에서 필수적인 연구 주제입니다. 본 연구실은 탄소섬유강화플라스틱(CFRP), 장섬유강화열가소성플라스틱(LFT) 등 첨단 복합재료를 활용한 구조물의 성능 분석과 최적 설계에 중점을 두고 있습니다. 다양한 폼 코어와 적층 순서, 적층 각도, 섬유 함유량, 기공률 등 복합재의 미세구조적 특성이 구조물의 강도, 진동 특성, 내구성에 미치는 영향을 실험 및 수치해석을 통해 체계적으로 연구하고 있습니다. 특히, 자동차, 항공기, 풍력 발전 등 경량화가 중요한 산업 분야에서 복합재 구조물의 최적화 설계 기법을 개발하고, 인공지능 기반의 신경망 모델을 활용하여 복합재의 기계적 특성을 예측하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다. Gap block 설계, 내부 폼 코어 종류에 따른 성능 분석, 적층 순서 최적화 등 실제 산업 응용에 직결되는 다양한 설계 전략을 제시하고, 이를 통해 제품의 품질과 생산성을 동시에 향상시키고 있습니다. 향후에는 복합재 구조물의 다물리적 거동(열-구조 연성, 진동, 피로 등)을 통합적으로 고려한 최적화 설계와, 친환경 바이오매스 복합재 등 신소재 개발에도 연구를 확대할 계획입니다. 이를 통해 미래형 경량 구조물 및 친환경 첨단 소재 분야에서 혁신적인 연구 성과를 창출하고자 합니다.

구조동역학 및 수치해석 기법 개발은 복잡한 기계 시스템의 동적 거동을 예측하고 최적화하는 데 필수적인 연구 분야입니다. 본 연구실은 유한요소해석(FEM), 다물체 동역학(MBD), 차수 감소 모델링, 병렬 연산(GPU 기반) 등 다양한 첨단 해석 기법을 개발하여, 실제 산업 현장에서 요구되는 대규모 구조물의 동적 해석을 신속하고 정확하게 수행하고 있습니다. 특히, 기어박스, 롤러, 압연기, 풍력 구조물, 저장탱크 등 다양한 기계 시스템의 진동, 피로, 유동-구조 연성 해석을 통해 구조물의 안정성 및 내구성을 평가하고, 최적의 설계 방안을 도출하고 있습니다. 또한, 인공신경망, 복합신경망 등 머신러닝 기반의 메타모델링 기법을 접목하여, 실험 데이터와 해석 데이터를 융합한 예측 모델을 구축함으로써 해석의 효율성과 신뢰성을 동시에 확보하고 있습니다. 앞으로는 다중 물리장 연성 해석, 실시간 예측 및 제어를 위한 디지털 트윈 기술, 그리고 빅데이터 기반의 구조건전성 모니터링 등 차세대 구조동역학 연구로 영역을 확장할 계획입니다. 이를 통해 스마트 제조 및 첨단 기계 시스템 설계 분야에서 혁신적인 해석 솔루션을 제공하고자 합니다.