CAE 컨퍼런스 2022 발표 내용 정리 (10)
‘CAE 컨퍼런스 2022’가 지난 11월 18일 수원컨벤션센터에서 열렸다. ‘제4회 스마트공장구축 및 생산자동화전(SMATEC 2022)’과 함께 진행된 이번 CAE 컨퍼런스에서는 ‘디지털 트윈과 DX 그리고 미래 모빌리티’를 주제로, 다양한 산업분야에 적용되면서 디지털 전환의 핵심 요소로 자리잡고 있는 CAE 및 시뮬레이션 기술의 발전상과 적용 사례가 폭넓게 소개됐다. ■ 정수진 편집장
▲ 건국대학교 김창완 교수
‘CAE 컨퍼런스 2022’에서 건국대학교의 김창완 교수는 ‘다중물리해석을 이용한 외부 하중에 대한 배터리 손상 및 열폭주 해석’의 연구 내용에 대해 발표했다. 배터리는 복합재료의 구조물로 되어 있기 때문에, 이를 고려한 전기화학-열-비선형 구조의 연성 해석 기법이 필요하다는 것이 김창완 교수의 설명이다. 그는 “초기 연구는 전기화학 및 열유동 수치해석 기법에 집중됐으나, 이후 기계적 변형을 고려한 수치해석 기법에 대한 연구가 진행되었다. 이런 해석 기법은 현재 여러 상용 소프트웨어에서도 지원하고 있다”고 소개했다.
충돌과 같은 외부 하중으로 인해 생기는 배터리의 열폭주나 분리막 파손을 제대로 모사하기 위해서는 ▲재료 관점에서 음극재, 양극재, 분리막 등의 특성을 제대로 반영해야 하고 ▲비선형 기계-전기화학-열의 연성 해석 기법 적용해야 하며 ▲배터리 시험에 대한 국제 규정에 맞춘 해석 방법을 마련해야 한다는 것이 김창완 교수의 설명이다.
또한 김창완 교수는 기존 해석 모델의 한계를 극복할 수 있는 NDL(Nonlinear Mechanical Detailed Layered) 모델에 대해서도 소개했다. 이는 재료의 비선형성을 고려하고 전류 집전판과 분리막의 물성치를 적용한 인장시험 모델이다. 이를 활용해 시뮬레이션을 진행해 실제 실험 결과와 비슷한 파손 각도와 단면 형상을 얻을 수 있었다고 한다. 김창완 교수는 “NDL 모델은 배터리의 충돌뿐 아니라 과충전시 온도 분포의 불균일성 예측, 배터리 팩의 냉각 최적설계, 냉각 수로의 최적설계 등에도 활용할 수 있다”고 밝혔다.
같이 보기: [포커스] CAE 컨퍼런스 2022, 제조산업의 디지털 전환을 위한 CAE의 발전과 활용방안 소개
(1) 친환경 선박 엔진의 개발을 위한 CAE와 디지털 전환
(4) 제품 개발 라이프사이클을 최적화하는 디지털 트윈
(10) 배터리의 손상을 다중물리해석으로 검토
