CNU ASRL
자율운항시스템공학과
서형석
CNU ASRL(Advanced Structure Research Lab)은 선박 및 해양구조물의 첨단 구조 설계와 신소재 적용, 그리고 디지털 트윈 기반의 구조 안전성 평가를 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 선박 구조물의 손상 허용성, 피로 내구성, 그리고 복합재료의 적용 기술을 중심으로 다양한 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 유한요소해석(FEM)과 실험적 접근을 통해 실제 운용 환경에서의 구조물 신뢰성 확보와 최적 설계 방안 도출에 주력하고 있습니다.
최근에는 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 활용하여 선박 및 해양구조물의 실시간 상태 모니터링과 예측 유지보수 시스템 개발에 집중하고 있습니다. 디지털 트윈은 실제 구조물의 동작과 상태를 가상 환경에서 정밀하게 재현함으로써, 구조물의 손상 전파, 피로 누적, 환경 변화에 따른 성능 저하 등을 사전에 예측하고 대응할 수 있도록 합니다. 이를 통해 구조물의 수명 연장과 유지보수 비용 절감, 그리고 안전성 향상에 크게 기여하고 있습니다.
또한, 본 연구실은 3D 프린팅 복합재료의 개발 및 적용에 있어서도 국내외적으로 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 다양한 위상 형상과 적층 조건에 따른 3D 프린트 복합재료의 기계적 성능 평가, 해양환경 적응성, 그리고 대형 구조물 적용을 위한 스케일업 연구 등이 활발히 이루어지고 있습니다. 스마트 소재와 복합재료의 융합을 통해 자가진단, 손상 감지, 환경 적응 등 다기능 해양구조물 개발에도 앞장서고 있습니다.
이와 더불어, 본 연구실은 친환경 소재 개발, 자동화 제조 공정, 비용 절감 및 산업적 실용성 확보 등 실제 산업 현장에서 요구되는 다양한 기술적 과제 해결에도 힘쓰고 있습니다. 산학연 협력을 통한 기술 이전과 실용화, 그리고 국제 학술 교류를 통해 글로벌 해양산업의 혁신을 주도하고 있습니다.
앞으로도 CNU ASRL은 디지털 트윈, 3D 프린팅 복합재료, 스마트 구조물 등 첨단 기술을 바탕으로 해양구조물의 안전성, 신뢰성, 지속가능성 향상에 기여할 것이며, 미래 해양산업의 패러다임 변화를 이끌어 나갈 것입니다.
선박 및 해양구조물의 디지털 트윈과 손상 허용성·내구성 연구
본 연구실은 선박 및 해양구조물의 구조적 안전성과 신뢰성을 확보하기 위해 디지털 트윈(Digital Twin) 기술을 적극적으로 도입하고 있습니다. 디지털 트윈은 실제 구조물의 물리적 특성과 동작을 가상 환경에서 실시간으로 모사함으로써, 구조물의 상태를 예측하고 유지보수 및 설계 최적화에 활용할 수 있는 첨단 기술입니다. 이를 통해 선박 구조물의 손상 허용성(Damage Tolerance) 및 내구성(Durability)을 정량적으로 평가하고, 실제 운용 환경에서 발생할 수 있는 다양한 손상 시나리오에 대한 대응 방안을 마련하고 있습니다.
연구실에서는 유한요소해석(FEM)과 실험적 방법을 병행하여, 선박 및 해양구조물의 피로 내구성, 손상 전파, 그리고 구조적 안정성에 대한 심층적인 연구를 수행합니다. 특히, 데이터베이스 기반의 최적 설계 인자 도출, 유체-구조 연성(FSI) 해석, 표준 평가 규칙 개발 등 다양한 연구를 통해 구조물의 안전성 평가와 설계 혁신을 이끌고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장에서 요구되는 구조물의 장기적 신뢰성 확보와 유지보수 비용 절감에 크게 기여하고 있습니다.
향후 본 연구실은 인공지능 및 빅데이터 기반의 예측 모델과 디지털 트윈 기술을 융합하여, 선박 및 해양구조물의 실시간 모니터링과 자율적 유지보수 시스템 개발에 박차를 가할 예정입니다. 이를 통해 해양산업의 디지털 전환을 선도하고, 안전하고 지속 가능한 해양구조물 운영을 위한 핵심 기술을 제공할 것입니다.
3D 프린팅 복합재료 및 다기능 해양구조물 개발
본 연구실은 3D 프린팅 기술을 활용한 복합재료의 개발과 이를 선박 및 해양구조물에 적용하는 연구에 집중하고 있습니다. 3D 프린팅 복합재료는 기존 금속이나 단일 소재에 비해 경량화, 높은 기계적 강도, 설계의 자유도 등 다양한 장점을 가지고 있어 차세대 해양구조물의 핵심 소재로 각광받고 있습니다. 연구실에서는 다양한 위상 형상과 적층 조건에 따른 3D 프린트 복합재료의 구조적 성능 평가, 내구성 및 환경 적응성 연구를 수행하고 있습니다.
특히, 스마트 소재와 복합재료의 융합을 통해 온도, 압력, 전기, 자기장 등 외부 환경 변화에 능동적으로 반응하는 다기능 해양구조물을 개발하고 있습니다. 이러한 구조물은 자가진단, 손상 감지, 환경 적응 등 첨단 기능을 탑재할 수 있어, 미래형 선박 및 해양플랜트의 혁신을 이끌고 있습니다. 또한, 자동화된 제조 공정과 비용 절감, 친환경 소재 적용 등 산업적 실용성도 함께 고려하고 있습니다.
향후 연구실은 3D 프린팅 복합재료의 신뢰성 향상, 대형 구조물 적용을 위한 스케일업, 그리고 친환경·지속가능 소재 개발에 주력할 계획입니다. 이를 통해 해양산업의 친환경화와 고도화, 그리고 미래형 해양구조물의 실현에 기여할 것입니다.
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Jae-Yeon Cho(FA), Young-Chan Oh, Seung-Cheol Shin, Sun-Kon Lee, Hyoung-Seock Seo(CA) and Sang-Eui Lee Oh(CA), Fusedly Deposited Frequency-Selective Composites Fabricated by a Dual-Nozzle 3D Printing as Microwave Filter
Jae-Yeon Cho(FA), Young-Chan Oh, Seung-Cheol Shin, Sun-Kon Lee, Hyoung-Seock Seo(CA), Sang-Eui Lee Oh(CA)
polymers, 2024
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Zhiquang Han(FA), Jaewon Jang, Jean-Baptiste R.G. Souppez, Hyoung-Seock Seo(CA) and Daekyun Oh(CA), Comparison of Structural Design and Future Trends in Composite Hulls: A Regulatory Review
Zhiquang Han(FA), Jaewon Jang, Jean-Baptiste R.G. Souppez, Hyoung-Seock Seo(CA), Daekyun Oh(CA)
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering, 2023
3
Do-Hyeon Kim(FA) and Hyoung-Seock Seo(CA), Role of the Wall Layer in 3D-Printed Composites under the Salt Spray Condition
Do-Hyeon Kim(FA), Hyoung-Seock Seo(CA)
Journal of Marine Science and Engineering, 2023