es-solutions

당사 제품의 기본적인 특성은 전산역학분야에서 가장 신뢰성 있고, 정확하며, 효율적이고, 다기능적인 CFD 도구라는 점입니다.

이러한 제품의 기본적인 특성에도 불구하고, 산업분야에서 접하게 되는 복잡한 문제들을 해석할 때에 어떤 경우에서는 축적된 경험과 know-how 를 대체할 수 없게 됩니다.  이러한 관점에서, 우리 CD-adapco 그룹은 과거에 복잡한 공학문제들을 해결하면서 축적한 경험과 CAD 에서 후처리까지 이르는 설계 프로세스의 모든 측면들에 초점을 맟주어 여러 가지 종류의 지식기반 전문가 시스템을 제공하고 있습니다.

이것들은 통상적으로 es-solutions이라 알려져 있으며, 다음 사항을 실현하는 것으로 목표로 합니다:
 

• 가장 짧은 시간에 최고 품질의 결과 도출
• 적용 분야에 가장 알맞는 베스트 프렉티스을 적용
• 적용 분야에 가장 적절한 사용자 인터페이스를 제공
• 문제 설정 과정의 자동화 실현
• 지식의 축적을 실현
• 일관성과 반복성을 실현

최근 들어 설계되고 있는 엔진은 연소실에 대한 다양한 구속조건들 때문에  밸브가 어느 한 순간에 엔진의 기하학적 위치를 점유하다가, 다른 순간에는 피스톤이 동일한 위치를 점유하는 특성을 갖습니다. 이러한 기하학적 오버랩현상 때문에 유체쪽 시뮬레이션에 필요한 격자 생성이 용이하지 않는 상황을 초래하게 된다.  그리고, 사이클이 진행되면서 만들어지는 뒤틀림으로 인하여 격자의 단순한 운동이 가능하지 않게 됩니다.  

우리 CD-adapco 그룹은 내연기관에 대한 시뮬레이션을 위하여 요구되는 정교한 moving-mesh기법과 이를 자동적으로 셋업하는 기술의 개발에 30년 넘은 산업적 경험을 보유하고 있으며  es-ice는 이로부터 얻은 프로세스와 베스트프렉티스를 통합하여 내연기관 시뮬레이션을 수행하고 문제를 셋업하는데 필요한 전용 사용자 환경을 제공하고 있습니다. es-ice는 엔진 시뮬레이션에 요구되는 고도의 이동격자 기술 설정과 실행을 자동적으로 수행해 줍니다.  es-ice 는 특정한 엔진 구성에 대하여 변경될 수 있는 매개변수화 된 격자 템플릿을 자동적으로 제공해 줍니다.  또한, es-ice 는 운동의 전체 사이클을 만족시킬 수 있는 하나의 격자 시스템으로 생성해 주는데, 이것은 전체 사이클에 걸쳐서 격자의 종횡비와 품질을 일정 수준 이상으로 유지하기 위하여 격자의 층을 더하거나 빼서 격자의 연결성을 변경시키는 능력 때문에 가능합니다.  es-ice 는 시뮬레이션 프로세스를 자동화 하고 일관성과 반복성을 보장함으로써 엔지니어가 가장 짧은 시간 내에 최고 품질의 결과를 얻도록 해줍니다.

STAR-CD에 탑재된 최신 모델과 효율적인 솔버는 배기 가스가 촉매를 통과할 때 나타나는 유동, 열전달, 및 화학반응을 포함하는 후처리 시스템에서의 모든 물리적 특성을 이상적으로 해석할 수 있게 해준다.  또한, STAR-CD 사용자는 es-aftertreatment 라 불리우는 강력한 지식기반의 전문가 시스템을 이용할 수 있으며, 이 시스템은 자동차 후처리 시뮬레이션을 가능한 한 효율적인 방법으로 다루도록 특별히 개발되었습니다.   

STAR-CD 가 es-aftertreatment 와 결합되면 복잡한 프로세스들이 효율적이고 정확하게  셋업될 수 있으며 이 두 소프트웨어는 다음과 같은 후처리 프로세스와 장치를 해석하는데 사용될 수 있습니다:   

• 3 way catalytic converters
• Selective Catalytic Reduction (SCRs)
• Both catalyzed and non-catalyzed diesel particulate traps
• Sulfur traps
• Lean NOx traps
• 유동, 열 및 응력 계산

CD-adapco의 CFD 툴과 Palmetto Fuel Cell Analysis and Design (PFCAD)의 루틴을 결합함으로써 연료전지 안에서 일어나는 물리 현상을 보다 잘 이해할 수 있습니다.  PEMFC는 문제설정과 구축을 위하여 CD-adapco의 전처리 툴인 es-pemfc 그리고 물리적 해를 계산하기 위하여 CFD 솔버인 STAR-CD와 전기화학 솔루션 솔버인 PFCAD의 전기화학 서브루틴을 이용하여 해석 및 계산이 이루어 집니다.

시뮬레이션되는 전형적인 PEMFC 문제는 아래와 같습니다:    

• 연료전지 내부의 온도 분포 : 멤브레인(membrane)의 전도율이 균일하고 최대값이 되도록 냉각 채널의 설계를 돕기 위함              
•  PEM의 수소와 공기 측 사이의 압력 균형 : 갑작스러운 압력 불균형과 연료전지 손상을 이해하고 이를 막기 위함
• 전기화학 반응에 의한 수분 생성과 복잡한 유동장에서의 가스 가습 관리 : 가스 이동과 연료전지 효율을 저해할 수 있는 응축과 넘침 현상을 이해하고 이를 막기 위함     
• 전기화학과 연료전지 구조와 효율에 대한 전기화학의 영향을 더 잘 이해하기 위함
• 전도 고체와 다공성 영역에서의 전류와 전압 분포를 더 잘 이해하기 위함  

Fuel Cell Research

연료전지 설계 분야에서 최고의 CFD 해석 솔루션을 산업체에 제공하기위한 노력의 일환으로, CD-adapco는 CFD와 전기화학을 결합하기 위해 University of South Carolina(USC)와 공동 연구개발 프로그램을 진행하고 있습니다. 연료전지 연구의 선두 주자인 University of South Carolina(USC)는 국립과학재단에 의해서 1등으로 선정되었습니다. PEMFC 연구센터는 University of South Carolina(USC)의 공학정보기술대학 화공학부에 속해있으며, 이 과는 전기화학 분야에서 세계적에서 가장 큰 규모로 연구가 진행되는 학부 중 하나입니다. University of South Carolina(USC)는 1998년부터 연료전지 특성 연구에 CFD를 사용해왔습니다.


"우리의 역할은 연료전지 기술 상업화를 증진하고, 훌륭한 엔지니어와 과학자들을 육성하는 것입니다. CFD는 우리가 실험 데이터를 올바르게 이해하는 것을 가능하게 함으로서 이러한 목표를 성취할 수 있도록 돕습니다. CD-adapco와의 친밀한 협업은 연료전지의 전기화학적인 측면이 STAR-CD와 통합될 수 있도록 발전시켜왔습니다."
John Van Zee, Professor of Chemical Engineering, USC

증가하는 환경에 대한 관심과 상승하는 오일 가격 때문에 연료전지가 보다 깨끗하고 값싼 대안으로 운송과 동력 생산 분야의 큰 관심을 끌고 있습니다.   이러한 사실을 인지하고, CD-adapco 는 에너지 성의 Pacific Northwest National Laboratory (PNNL) 과 협력하여 새로운 전문가 시스템인 es-sofc 를 개발하였는데, 이것은 SOFC (Solid Oxide Fuel Cell) 설계 최적화에 중요한 역할을 하고 있습니다.   

연료전지는 수소와 같은 연료의 화학에너지를,  연소반응이 없고, 오염물질의 배출이 없거나 아주 적으며 효율적인 전력 생산으로, 전기에너지로 전환합니다. 이것은 내연기관에 대비하여 중대한 개선입니다.  새로운 es-sofc 도구는 지식기반의 도구이며, 진보한 SOFC 설계에 요구되는 필수적인 전기화학, 유체유동, 열전달, 기하형상의 모델링 능력을 포함합니다. es-sofc 는 전문화된 가상 설계, prototyping 및 시험 환경으로서 STAR-CD 와 함께 작동합니다.  es-sofc 로 다룰 수 있는 전형적인 문제들: Stack 으로 가는 연료와 산화제의 분포 교정하기, 열응력 계산을 위한 온도 예측과 과도한 열구배의 완화, 매니폴드/유동 통로 최적화

이와 관련된 전기화학과 열특성에 대해 보다 잘 이해하고 이 점들을 다루게 되면 고체산화물 연료 전지(SOFC) 성능을 최적화할 수 있습니다.