Computational Mechanics Lab
기계공학부 박장민
영남대학교 전산역학 연구실은 다양한 역학 문제에 대한 물리적 모델링과 수치해석 방법론 개발을 중심으로 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실은 기계공학부 소속으로, 원자력 발전소의 중대사고 해석, 복잡한 계면의 유변학, 고분자 가공 및 첨단 수치해석 기법 등 다양한 주제를 다루고 있습니다.
특히, 원전 중대사고 시 원자로 구조물의 파손 메커니즘을 규명하고, 이를 정량적으로 평가할 수 있는 유한요소해석 체계 구축에 주력하고 있습니다. 이를 위해 다차원 해석, 크리프 변형, 열-기계 연성 해석 등 첨단 해석 기법을 적용하며, 실제 산업 현장 및 국제 공동연구와 연계하여 실질적인 안전성 향상에 기여하고 있습니다.
또한, 복잡한 계면에서의 유변학적 현상과 고분자 가공 공정에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 확산계면모델, 적응형 격자 세분화, 미세유체 내 다상 유동 해석 등 첨단 수치해석 기법을 활용하여, 고분자 복합재료의 미세구조 제어 및 신소재 개발에 앞장서고 있습니다.
본 연구실은 유한요소법 및 CAE 기반의 실무 교육과 연구를 통해, 학생 및 연구원들이 실제 산업 문제를 해결할 수 있는 역량을 갖추도록 지원하고 있습니다. 사출성형, 압출공정, 금형 설계, 미세구조 해석 등 다양한 응용 분야에서 실질적인 성과를 창출하고 있습니다.
이와 같은 연구 활동은 국내외 학술지 및 국제 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 산학협력 및 정부 과제 수행을 통해 산업계와의 연계도 강화하고 있습니다. 전산역학 연구실은 미래 기계공학 분야의 혁신을 선도하는 연구와 인재 양성에 최선을 다하고 있습니다.
Microchannel Flow
Droplet Dynamics
Viscoplastic Fluid Flow
원전 중대사고 해석 및 구조물 파손 평가
본 연구실은 원자력 발전소에서 발생할 수 있는 중대사고(severe accident)에 대한 해석과 원자로 구조물의 파손 메커니즘을 심도 있게 연구하고 있습니다. 특히, 원자로용기 하부헤드의 용접부 파손 평가와 관련된 유한요소해석 체계 구축, 쉘 이론을 이용한 파손기구 모델링 등 다양한 프로젝트를 수행하며, 실제 원전 안전성 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 연구는 한국원자력안전기술원 등과의 협력을 통해 실질적인 산업적 적용을 목표로 하고 있습니다.
수치해석 및 물리적 모델링 기법을 활용하여, 중대사고 시 발생 가능한 다양한 시나리오를 정량적으로 분석합니다. 이를 위해 다차원 유한요소해석, 크리프 변형 해석, 열-기계적 연성 해석 등 첨단 해석 기법을 적용하고 있으며, 실험 데이터와의 비교를 통해 모델의 신뢰성을 높이고 있습니다. 또한, OECD Lower Head Failure 테스트 등 국제 공동연구에도 적극적으로 참여하여 연구의 범위를 확장하고 있습니다.
이러한 연구는 원전의 안전성 평가 및 사고 대응 전략 수립에 필수적인 기초 자료를 제공하며, 미래 원자력 발전소의 설계 및 운영에 있어 중요한 역할을 담당합니다. 더불어, 관련 분야의 전문 인력 양성과 학문적 발전에도 크게 기여하고 있습니다.
복잡한 계면의 유변학 및 고분자 가공
복잡한 계면의 유변학(rheology of complex interfaces)과 고분자 가공 기술은 본 연구실의 또 다른 핵심 연구 분야입니다. 계면에서 발생하는 다양한 물리적 현상, 예를 들어 비상용성 액적 간 상호작용, 다상 유동, 미세유체 내 드롭렛 생성 및 거동 등은 첨단 소재 및 공정 개발에 있어 매우 중요한 주제입니다. 본 연구실은 이러한 현상을 수치적으로 모사하고, 실험적으로 검증하는 연구를 활발히 수행하고 있습니다.
특히, 확산계면모델(diffuse-interface model) 및 적응형 격자 세분화(adaptive mesh refinement) 기법을 활용하여, 복잡한 계면에서의 비선형 거동을 정밀하게 분석합니다. 이와 함께, 고분자 사출성형, 압출공정, 마이크로플루이딕스 등 다양한 고분자 가공 공정의 유동 및 변형 특성을 연구하고 있습니다. 이를 통해, 고분자 복합재료의 미세구조 제어, 나노/마이크로 구조체 제작, 스마트 소재 개발 등 다양한 응용 분야에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 산업 현장에서의 공정 최적화, 신소재 개발, 미세가공 기술 혁신 등과 직접적으로 연결되며, 국내외 학술지 및 국제 학회에서 활발히 발표되고 있습니다. 또한, 관련 기업 및 연구기관과의 산학협력을 통해 실제 산업 적용 가능성을 높이고 있습니다.
유한요소법 및 수치해석 기반의 기계공학 문제 해결
본 연구실은 다양한 기계공학적 문제를 해결하기 위해 유한요소법(Finite Element Method, FEM)과 첨단 수치해석 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다. FEM 이론 교육과 Python 실습을 병행하여, 학생 및 연구원들이 실제 문제에 적용할 수 있는 실무 능력을 배양하고 있습니다. 이를 통해, 구조해석, 열전달, 유동해석 등 다양한 분야의 복합 문제를 효과적으로 해결하고 있습니다.
특히, 사출성형, 압출공정, 열성형 등 고분자 가공 공정의 수치해석과 최적화 연구를 수행하고 있습니다. 금형 설계, 냉각 시스템, 잔류 응력 해석, 수축 및 비틀림 예측 등 실제 산업 현장에서 요구되는 다양한 문제를 해결하기 위한 CAE(Computer-Aided Engineering) 기반 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 또한, 다상 유동, 미세구조 해석, 나노복합재료의 물성 예측 등 최신 연구 트렌드에도 적극적으로 대응하고 있습니다.
이러한 연구는 학술적 성과뿐만 아니라, 산업계와의 협력 프로젝트를 통해 실질적인 기술 이전 및 현장 적용으로 이어지고 있습니다. 이를 통해, 차세대 기계공학 인재 양성과 국내외 기계산업의 경쟁력 강화에 기여하고 있습니다.
1
Development of axisymmetric shell model for creep deformation analysis of reactor pressure vessel lower head
Jang Min Park*, Kukhee Lim
, 2025
2
Plane-symmetric co-flow capillary for the generation of monodisperse droplets
Yao Gong, Lili Zou*, Jang Min Park**, Kai You, Xiang Yi, Bin Li
, 2024
3
Diverging radial flow of a viscoplastic fluid in narrow gaps of varying thickness
Jang Min Park*, Kukhee Lim
, 2023
1
원자로용기 하부헤드 용접부 파손평가를 위한 유한요소해석 체계 구축
2
쉘 이론을 이용한 원자로용기 하부헤드 파손기구 모델링
3
뿌리산업기술을 위한 대규모 미세구조전개 연산방법 개발
