한승호 교수 연구실은 기계공학 분야에서 피로 설계, 파괴 역학, 극저온 및 고압 환경에서의 밸브·피팅 설계, 구조 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계 등 다양한 첨단 연구를 선도하고 있습니다. 본 연구실은 용접 구조물, 자동차 부품, 산업 장비 등 다양한 기계 요소의 피로 강도와 수명 평가, 그리고 반복 하중에 의한 균열의 발생과 진전 메커니즘 분석에 중점을 두고 있습니다. 실험적 방법과 유한요소해석, 통계적 모델링을 활용하여 실제 산업 현장에서 발생할 수 있는 다양한 피로 손상 시나리오를 재현하고, 용접부의 피로 수명 연장 기술 개발에도 앞장서고 있습니다.
또한, 극저온 및 고압 환경에서 사용되는 밸브와 피팅의 설계 및 성능 평가에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 액체수소, 액체질소 등 극저온 유체가 흐르는 환경에서 밸브, 피팅, 진공단열배관 등의 구조적 안정성과 누설 방지 성능을 확보하기 위한 첨단 해석 및 설계 기술을 개발하고 있습니다. 메탈시트 밸브의 접촉압력 해석, 이중 페룰 피팅의 누설 방지 설계, 진공자켓밸브의 증발가스 발생 평가 등은 수소 에너지, LNG, 신재생에너지 산업에서 요구되는 고신뢰성 부품 개발에 직접적으로 기여하고 있습니다.
구조 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계 분야에서는 자동차, 풍력발전기, 산업용 장비 등 다양한 기계 시스템의 경량화, 내구성, 안전성, 경제성을 동시에 달성하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. 유한요소해석, 위상 최적화, 반응표면모델, 유전자 알고리즘 등 첨단 해석 및 최적화 기법을 활용하여 복잡한 설계 변수와 제약조건 하에서 최적의 구조를 탐색하고, 실제 산업 적용에 적합한 신뢰성 중심의 설계 방법론을 개발하고 있습니다.
이 외에도, 본 연구실은 베어링 결함 감지 및 분류를 위한 기계학습 및 신경망 알고리즘 개발, 열전발전 시스템의 성능 향상, 대용량 풍력발전기 냉각 시스템의 최적화 등 다양한 융합 연구를 진행하고 있습니다. 이러한 연구는 정부 및 산업체와의 협력 프로젝트, 특허 출원, 기술이전, 학술 논문 발표 등으로 이어지며, 산업 현장의 실질적인 문제 해결과 미래 기술 발전에 기여하고 있습니다.
한승호 교수 연구실은 앞으로도 기계공학의 핵심 기반 기술과 미래 에너지·환경 산업의 혁신을 이끄는 연구를 지속적으로 추진할 계획입니다. 이를 통해 국내외 산업계와 학계에서 인정받는 연구성과를 창출하고, 차세대 기계공학 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.
피로 설계 및 파괴 역학은 기계 구조물의 내구성과 안전성을 확보하기 위한 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 용접 구조물, 자동차 부품, 산업 장비 등 다양한 기계 요소의 피로 강도와 수명을 정량적으로 평가하고, 반복 하중에 의한 균열의 발생과 진전 메커니즘을 심층적으로 분석합니다. 이를 위해 실험적 방법과 유한요소해석(FEA), 통계적 모델링, 그리고 다양한 피로 수명 예측 기법을 활용하여 실제 산업 현장에서 발생할 수 있는 다양한 피로 손상 시나리오를 재현하고 있습니다.
특히, 용접부의 피로 수명 연장 기술 개발에 중점을 두고 있으며, 해머피닝, 초음파 나노결정 표면처리 등 기계적 후처리 기법을 적용하여 용접부의 응력 집중을 완화하고, 잔류응력을 제어함으로써 피로 내구성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이러한 연구는 자동차, 철도차량, 건설장비 등 고신뢰성이 요구되는 산업 분야에서의 적용 가능성을 높이고 있습니다.
또한, 복수 표면균열의 확률적 특성, 용접잔류응력의 이완, 혼합모드 하중에서의 균열 진전 거동 등 다양한 파괴 역학적 현상에 대한 이론적·실험적 연구를 병행하여, 구조물의 신뢰성 기반 설계와 수명 예측의 정확도를 높이고 있습니다. 이로써 산업 현장에서의 안전성 향상과 유지보수 비용 절감에 기여하고 있습니다.
극저온 및 고압 환경에서의 밸브·피팅 설계 및 성능 평가
극저온 및 고압 환경에서 사용되는 밸브와 피팅의 설계 및 성능 평가는 수소 에너지, LNG, 극저온 저장 및 운송 시스템 등 첨단 산업 분야에서 매우 중요한 연구 주제입니다. 본 연구실은 액체수소, 액체질소 등 극저온 유체가 흐르는 환경에서 밸브, 피팅, 진공단열배관 등의 구조적 안정성과 누설 방지 성능을 확보하기 위한 설계 및 해석 기술을 개발하고 있습니다. 이를 위해 전산유체역학(CFD), 구조해석, 열-유동 연성해석, 접촉압력 해석 등 다양한 시뮬레이션 기법을 활용하여 실제 운용 조건을 정밀하게 모사합니다.
특히, 메탈시트 밸브의 표면 거칠기와 접촉압력 분포, 이중 페룰 피팅의 누설 방지 설계, 진공자켓밸브의 증발가스(BOG) 발생 평가 등 극저온 및 고압 환경에서 발생할 수 있는 다양한 문제를 체계적으로 분석하고 있습니다. 또한, 밸브의 경량화, 최적 형상 설계, 히트싱크 구조 개발 등 설치 공간과 에너지 효율을 동시에 고려한 혁신적 설계 기법을 도입하고 있습니다.
이러한 연구는 수소 충전소, 극저온 저장소, 신재생에너지 발전 설비 등에서 요구되는 고신뢰성 부품 개발에 직접적으로 기여하며, 관련 특허와 기술이전, 산업체 협력 프로젝트를 통해 실질적인 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다.
구조 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계
구조 해석 및 신뢰성 기반 최적 설계는 기계 시스템의 경량화, 내구성, 안전성, 경제성을 동시에 달성하기 위한 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실은 자동차, 풍력발전기, 산업용 장비 등 다양한 기계 시스템의 구조적 거동을 해석하고, 이를 바탕으로 최적의 설계안을 도출하는 연구를 수행하고 있습니다. 유한요소해석, 위상 최적화, 반응표면모델, 유전자 알고리즘 등 첨단 해석 및 최적화 기법을 활용하여 복잡한 설계 변수와 제약조건 하에서 최적의 구조를 탐색합니다.
특히, 직접구동형 발전기, 연삭기, 베어링 등 대형 및 정밀 기계 부품의 경량화와 고강성화, 동적 특성 향상, 열전달 효율 개선 등 다양한 성능 목표를 동시에 만족시키는 다목적 최적 설계 연구를 진행하고 있습니다. 또한, 설계 변수의 불확실성과 제조 공차를 고려한 강건 최적화, 식스시그마 제약조건 적용, 공정능력지수 기반 신뢰성 평가 등 실제 산업 적용에 적합한 신뢰성 중심의 설계 방법론을 개발하고 있습니다.
이러한 연구는 제품의 품질 향상과 생산성 증대, 유지보수 비용 절감, 에너지 효율 개선 등 산업 전반에 걸쳐 큰 파급효과를 창출하고 있으며, 다양한 정부·산업체 연구과제와 특허, 논문, 기술이전 등으로 그 성과를 입증하고 있습니다.
