이도형 연구실
기계공학과
이도형
이도형 연구실은 기계공학과를 기반으로 전산유체역학(CFD) 및 수치해석 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 복잡한 다상 유동, 열 및 물질 전달, 반응 공정 해석 등 다양한 산업 및 에너지 시스템의 핵심 문제를 수치적으로 해석하고, 실험적 검증을 통해 최적의 설계와 운전 조건을 도출하는 데 중점을 두고 있습니다.
특히, TiO2 제조 공정, 수증기 개질기, HRSG(배열회수보일러) 등 실제 산업 현장에서 발생하는 다양한 유동 및 열전달 문제에 대해, CFD 시뮬레이션과 실험을 병행하여 심도 있게 연구합니다. 이를 통해 입자 크기 분포의 균일성 확보, 열효율 극대화, 불량률 감소 등 실질적인 산업적 성과를 창출하고 있습니다. 또한, 메타휴리스틱 알고리즘, 유전 알고리즘 등 첨단 최적화 기법을 활용하여 설계 효율을 극대화하고 있습니다.
연구실은 고차 정확도 수치해석 기법과 대용량 데이터 압축 기술 개발에도 집중하고 있습니다. Adaptive Wavelet, Sparse Point Representation, Supercompact Multiwavelets 등 첨단 알고리즘을 개발하여, 대규모 시뮬레이션의 계산 효율성과 정확도를 동시에 확보하고 있습니다. 이러한 기술은 NASA, 국방부 등 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력 연구를 통해 실질적인 성과로 이어지고 있습니다.
이외에도, 미소유동, 마이크로믹서, 풍력발전기, 연료전지 등 다양한 미래형 에너지 및 환경 시스템에 대한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다. 실험과 수치해석을 융합한 통합적 접근법을 통해, 차세대 첨단 제조 및 에너지 시스템의 혁신을 선도하고 있습니다.
이도형 연구실은 전산유체역학 및 수치해석 분야에서의 깊이 있는 전문성과, 실제 산업 문제 해결을 위한 실용적 연구 역량을 바탕으로, 미래 공학기술 발전에 기여하고 있습니다. 연구실의 다양한 연구 성과와 기술 개발은 국내외 학술상, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로도 인정받고 있습니다.
전산유체역학(CFD) 기반 다상 유동 해석 및 공정 최적화
이도형 연구실은 전산유체역학(Computational Fluid Dynamics, CFD)을 기반으로 한 다상 유동 해석 및 공정 최적화에 중점을 두고 있습니다. 연구실에서는 화학, 기계, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 발생하는 복잡한 유동 현상을 수치적으로 해석하고, 이를 통해 실제 공정의 성능을 극대화하는 연구를 진행합니다. 특히, TiO2 제조 공정에서의 수화 반응, 침전 및 혼합 과정 등에서 발생하는 입자 크기 분포의 균일성 확보, 효율적인 열 및 물질 전달, 공정 변수 최적화 등에 대한 심도 있는 연구가 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 실험적 접근과 수치 해석을 병행하여 진행되며, CFD 시뮬레이션 결과를 바탕으로 실험적 검증을 통해 신뢰성을 확보합니다. 예를 들어, 수증기 개질기, 침전조, HRSG(배열회수보일러) 등 다양한 장치의 내부 유동 및 열전달 특성을 분석하고, 최적의 설계 파라미터를 도출합니다. 또한, 메타휴리스틱 알고리즘, 유전 알고리즘 등 첨단 최적화 기법을 활용하여 설계 효율을 극대화하고 있습니다.
이 연구는 산업 현장에서의 생산성 향상과 에너지 효율 증대, 불량률 감소 등 실질적인 효과를 창출하고 있습니다. 나아가, 복잡한 다상 유동 문제에 대한 해석적·실험적 통합 접근법을 통해 미래 첨단 제조 및 에너지 시스템의 혁신을 주도하고 있습니다.
고차 정확도 수치해석 기법 및 데이터 압축 기술 개발
연구실은 고차 정확도 수치해석 기법과 대용량 데이터 압축 기술 개발에도 선도적인 역할을 하고 있습니다. 전산유체역학 시뮬레이션에서 발생하는 방대한 데이터를 효율적으로 처리하기 위해, Adaptive Wavelet, Sparse Point Representation(SPR), Supercompact Multiwavelets 등 첨단 수치해석 및 데이터 압축 알고리즘을 개발 및 적용하고 있습니다. 이러한 기술은 계산 효율성을 극대화하면서도 해석의 정확도를 유지하는 데 중요한 역할을 합니다.
특히, 다차원 유동장 해석, 미소유동, 난류 및 박리 현상 등 복잡한 유동 문제에 대해 고차 정확도의 수치해석을 구현하고, 데이터 압축을 통해 시뮬레이션 결과의 저장 및 전송 효율을 높이고 있습니다. 이 과정에서 임계값 기반의 데이터 압축, 다중 해상도 분석(MRA), 웨이블릿 기반의 데이터 관리 기법 등이 적극적으로 활용되고 있습니다. 또한, 이러한 기술은 NASA, 국방부 등 국내외 다양한 연구기관 및 산업체와의 협력 연구를 통해 실질적인 성과로 이어지고 있습니다.
이러한 연구는 대규모 시뮬레이션의 실시간 처리, 클라우드 기반 시뮬레이션, 교육·연구용 소프트웨어 개발 등 다양한 응용 분야로 확장되고 있습니다. 미래의 초고성능 컴퓨팅 환경과 빅데이터 기반 공학 연구에 필수적인 기반 기술로 자리매김하고 있습니다.
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SUPPRESSING PRE-HYDROLYSIS IN TiO2 MANUFACTURING: DESIGN OPTIMIZATION OF AN INDIRECT HEATING HYDROLYSIS SYSTEM
이도형
CHEMICAL INDUSTRY & CHEMICAL ENGINEERING QUARTERLY, 2024
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Enhancing TiO2 Precipitation Process through the Utilization of Solution-Gas-Solid Multiphase CFD Simulation and Experiments
이도형
PROCESSES, 2023
3
PARAMETRIC STUDY OF AGITATOR IN TiO2 PRECIPITATION TANK USING MULTIPHASE COMPUTATIONAL FLUID DYNAMICS SIMULATION AND EXPERIMENTS
이도형
JOURNAL OF ENHANCED HEAT TRANSFER, 2023
2
열전달에 의한 Titanium alloy centrifugal casting의 주물에 대한 응고 거동 해석
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수도계량기 유량비 고도화 및 스마트화를 위한 유량 Target 기술 개발