에너지 저장 시스템의 액체 냉각판은 배터리 팩에서 열 방출과 구조적 하중 지지라는 두 가지 핵심 기능을 수행한다. 이러한 냉각판의 구조적 강성은 배터리 모듈의 신뢰성과 안전성에 직접적인 영향을 미친다. 본 연구는 에너지 저장 시스템의 액체 냉각판 어셈블리를 대상으로 ANSYS 소프트웨어를 활용하여 냉각판, 모듈 빔, 하단 프로파일 프레임을 포함하는 완전한 유한 요소 모델을 구축하였다.
정적 하중 조건에서 냉각판 어셈블리의 하중 지지 성능에 대한 시뮬레이션 분석을 수행하였다. 이 모델은 실제 작동 환경을 반영하여 구조적 응답을 정밀하게 예측하도록 설계되었다.
연구 결과, ANSYS 기반의 유한 요소 시뮬레이션이 액체 냉각판 어셈블리 내의 구조적 취약 지점을 효과적으로 식별할 수 있음을 입증하였다. 이는 잠재적인 파손 위험을 사전에 파악하고 설계 개선의 방향을 제시하는 데 기여한다.
본 연구는 에너지 저장 시스템용 액체 냉각판의 구조-기능 통합 설계에 중요한 참고 자료를 제공한다. 시뮬레이션 기반의 분석 방법론은 제품 개발 단계에서 설계 최적화 및 신뢰성 향상에 기여할 수 있을 것으로 기대된다.
첨단 엔지니어링 분야에서 고성능 폴리머에 대한 수요가 증가하고 있지만, 복잡한 유변학적 거동과 통합된 실험-시뮬레이션 프레임워크의 부재로 인해 가공 거동 예측이 어렵습니다. 본 연구는 항공기 베어링용 PEEK(Polyether Ether Ketone)의 가공 능력을 평가하기 위해 포괄적인 유변학적 특성 분석, 다중 모델 피팅, 사출 성형 시뮬레이션 및 다중 물리 유한 요소 해석(FEA)을 결합한 새로운 통합 실험-계산 방법론을 제시합니다.
기존의 개별적인 접근 방식과 달리, 본 프레임워크는 재료-공정-성능 간의 연계 관계를 확립합니다. PEEK의 높은 용융 온도(343°C), 분해 온도(575°C), 인장 강도(95 MPa)를 체계적으로 특성화하고, Carreau-Yasuda 모델이 비선형 유동 거동을 R²=0.97로 정확하게 예측함을 입증했습니다. 또한, CAD 기반 사출 성형 시뮬레이션으로 균일한 유동 분포와 최적화된 압력 프로파일을 확인했습니다.
열-기계적 FEA를 통해 열팽창과 구조적 응력 분석을 결합하여 작동 조건에서의 베어링 무결성을 평가했습니다. 실험 유변학과 다중 물리 시뮬레이션의 원활한 통합은 낮은 RMSE(응력 0.6854 MPa, 변형 0.003220 mm)와 높은 상관 계수(R²=0.97)로 검증되었습니다.
이 연구는 균일한 유동 분포, 안정적인 구조 성능 및 신뢰할 수 있는 열-기계적 응답을 확인하여 고성능 항공우주 부품에 PEEK가 적합함을 입증했습니다. 본 연구는 고성능 폴리머의 가공 및 성능 예측을 위한 포괄적이고 통합적인 방법론을 제시합니다.
