RnDCircle Logo
arrow left icon

동적구조해석연구실

부산대학교 항공우주공학과

김정 교수

High-Speed Forming

Impact Simulation

Split-Hopkinson Pressure Bar

동적구조해석연구실

항공우주공학과 김정

동적구조해석연구실은 항공우주, 자동차, 에너지 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 고속 성형 및 동적 환경 하에서의 재료 거동 연구를 선도적으로 수행하고 있습니다. 본 연구실은 전자기 성형(Electromagnetic Forming, EMF), 액중 방전 성형(Electrohydraulic Forming, EHF) 등 고속 성형 공정의 이론적 기반 확립과 실험적 검증, 그리고 실제 산업 적용을 위한 공정 최적화 및 자동화 시스템 개발에 중점을 두고 있습니다. 특히, 고속 성형 공정에서의 재료 성형성 향상, 표면 결함 및 마멸 최소화, 복잡 형상 구현 등 다양한 기술적 난제를 해결하기 위해 유한요소해석(FEM), 인공지능 기반 데이터 분석, 실시간 센서 계측 등 첨단 융합기술을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이를 통해 알루미늄, 마그네슘, 철 등 다양한 금속 및 복합재료의 고속 성형 한계선도(FLD) 작성, 성형성 평가, 경제성 분석 등 실질적이고 체계적인 연구를 진행하고 있습니다. 또한, Split-Hopkinson Pressure Bar(SHPB), Split-Hopkinson Tensile Bar(SHTB) 등 동적 재료 물성 평가 장비를 활용하여 고변형률 속도 환경에서의 재료 특성 데이터를 확보하고, 이를 기반으로 고속 성형 및 충돌 해석에 필요한 정밀한 재료 모델을 구축하고 있습니다. 실험 데이터의 신뢰성 확보를 위해 유한요소해석, 인공신경망 기반 역추정, Kriging 대리모델 등 첨단 해석 및 최적화 기법을 적용하고 있습니다. 본 연구실은 자동차, 항공우주, 에너지, 전자 등 다양한 산업체와의 산학협력 및 국가연구과제를 통해 실제 산업 현장에 적용 가능한 고속 성형 및 동적 구조 해석 기술을 개발하고 있습니다. 최근에는 복합재료의 동적 충돌 해석, 파손 파라미터 역추정, 인공지능 기반 신뢰성 평가 등 첨단 복합재료 분야로 연구를 확장하여, 경량 고강도 구조물의 안전성 및 신뢰성 확보에 기여하고 있습니다. 이러한 연구 성과는 국내외 유수 학술지 논문, 특허, 산학협력 프로젝트 등으로 이어지고 있으며, 동적구조해석연구실은 앞으로도 고속 성형 및 동적 구조 해석 분야에서 세계적 수준의 연구 역량을 지속적으로 강화해 나갈 것입니다.

High-Speed Forming
Impact Simulation
Split-Hopkinson Pressure Bar
고속 성형 공정 및 전자기/액중 방전 성형 기술
본 연구실은 고속 성형 공정, 특히 전자기 성형(Electromagnetic Forming, EMF)과 액중 방전 성형(Electrohydraulic Forming, EHF) 분야에서 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 고속 성형 공정은 기존의 저속 성형에 비해 높은 변형률 속도에서 재료의 성형성을 극대화할 수 있으며, 알루미늄, 마그네슘, 철 등 다양한 금속 재료의 성형 한계를 극복할 수 있는 혁신적인 기술입니다. 전자기 성형은 전기 전도성 금속에 강력한 펄스 자기장을 인가하여 비접촉 방식으로 고속 성형을 실현하며, 액중 방전 성형은 액체 내에서 발생하는 고압 충격파를 이용해 복잡한 형상을 정밀하게 구현할 수 있습니다. 이러한 고속 성형 기술은 기존의 기계적 성형 방식에서 발생하는 표면 결함, 마멸, 윤활 문제를 최소화하고, 반복적이고 대량 생산에 적합한 공정으로 발전하고 있습니다. 본 연구실에서는 전자기 성형과 액중 방전 성형의 공정 변수 최적화, 성형성 평가, 그리고 실제 산업 적용을 위한 자동화 시스템 개발에 주력하고 있습니다. 또한, 다양한 금속 및 복합재료에 대한 성형성 향상 연구와 함께, 고속 성형 공정의 경제성 및 효율성 분석도 병행하고 있습니다. 최근에는 전자기 성형과 액중 방전 성형의 복합 공정 개발, 고속 성형 한계선도(FLD) 작성 및 평가, 그리고 인공지능 및 유한요소해석(FEM)을 활용한 공정 시뮬레이션 및 최적화 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 자동차, 항공우주, 에너지, 전자 등 다양한 산업 분야에서 경량화, 고강도화, 복잡 형상 구현 등 첨단 제조 기술의 발전에 크게 기여하고 있습니다.
동적 재료 물성 평가 및 Split-Hopkinson Pressure Bar(SHPB) 실험
본 연구실은 고속 충돌, 고속 성형 등 동적 환경에서의 재료 거동을 정량적으로 평가하기 위한 다양한 실험 및 해석 기법을 개발하고 있습니다. 특히 Split-Hopkinson Pressure Bar(SHPB) 및 Split-Hopkinson Tensile Bar(SHTB) 장비를 활용하여 10²~10⁴ /sec의 변형률 속도 구간에서 금속 및 복합재료의 동적 물성을 획득하고, 이를 기반으로 실제 고속 성형 및 충돌 해석에 적용하고 있습니다. SHPB 실험은 간단한 실험 방식과 높은 반복성, 다양한 재료 적용 가능성, 경제성 등 여러 장점을 가지고 있어, 동적 재료 물성 평가의 표준 장비로 자리매김하고 있습니다. 본 연구실에서는 SHPB 및 SHTB 실험의 신뢰성 향상을 위해 실험 장비의 최적화, 시편 형상 및 치수 선정, Pulse Shaping Method 적용 등 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 또한, 실험 데이터의 신뢰성 검증을 위해 유한요소해석(LS-DYNA, ABAQUS 등)과의 비교 분석, 인공신경망 기반의 역추정 기법, Kriging 대리모델 등 첨단 해석 기법을 적극적으로 도입하고 있습니다. 이를 통해 고속 성형 공정 및 충돌 해석에 필요한 정확한 재료 모델을 구축하고, 실제 산업 현장에 적용 가능한 데이터베이스를 구축하고 있습니다. 이와 더불어, CFRP, SMC 등 복합재료의 동적 충돌 해석, 파손 파라미터 역추정, 인공신경망 기반 신뢰성 평가 등 첨단 복합재료 분야로 연구를 확장하고 있습니다. 이러한 연구는 자동차, 항공우주, 방위산업 등에서 요구되는 경량 고강도 구조물의 안전성 및 신뢰성 확보에 필수적인 기반 기술로 자리잡고 있습니다.
1
Experimental study on forming distribution of electrohydraulic forming with and without bridging wire
INTERNATIONAL JOURNAL OF ADVANCED MANUFACTURING TECHNOLOGY, 2025.07
2
Development of an FEM for the Combined Electromagnetic and Hydraulic Forming Process Based on Experimental Data
PROCESSES, 2024.11
3
Forced convection heat transfer in AlSi7Mg lattice structures fabricated by additive manufacturing
CASE STUDIES IN THERMAL ENGINEERING, 2024.09
1
굴삭기용 전자식 조이스틱 개발
GKR
2023년 04월 ~ 1970년
2
우주분야전문인력양성사업(미래우주교육센터)
우주발사체·우주수송 교육연구센터
2022년 04월 ~ 1970년
3
삼성 : 대면적 Frame 구조 최적화 기술 개발
삼성 디스플레이
2022년 06월 ~ 2023년 05월