복잡한 화학반응의 유동해석을 손쉽게

이번 호에서는 앤시스(ANSYS) 제품군에 추가된 상세 화학 소프트웨어(Detailed Chemistry Software)인 앤시스 켐킨 프로(ANSYS Chemkin-Pro)에 대해 알아보자.

■ 염기환
태성에스엔이의 대리로 화공 분야의 유동 해석 기술 지원 및 교육, 프로젝트 진행 업무를 담당하고 있다.
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화석 연료를 이용하여 열, 전기, 동력 등을 생산하는 장치 또는 공정이 계속해서 증가됨에 따라 온난화 가스와 미세 먼지의 배출로 환경 오염이 갈수록 심각해지고 있다. 일례로, 올해 전국에 걸쳐 미세먼지에 의한 대기오염이 발생하여 대기가 혼탁해진 모습이 빈번하게 발생하여 큰 이슈가 되었다.
 

그림 1. 미세먼지에 의한 서울 대기 모습

이러한 대기오염과 지구온난화 문제는 과거부터 계속해서 제기되어 왔으며, 무분별한 오염물질의 배출을 규제하기 위한 규정도 계속해서 강화되고 있다. 엄격해지는 환경오염물질 규제의 가까운 예로 자동차분야 규제규정 중 Euro 6(유로 6)가 있다. EURO 6는 유럽연합(EU)이 도입한 경유차 배기가스 규제로 Euro 1에서 시작하여 점차 단계가 증가하였고, 현재 우리나라에도 Euro 6가 적용되어 해당 기준에 부합된 자동차만이 생산, 판매되고 있다.
 

그림 2. Euro 단계별 공해물질 배출 규정

갈수록 엄격해지는 환경규제에 의해서 자동차 엔진 및 가스터빈 제조업체는 엄격한 대기오염물질의 배출기준을 충족하면서, 제품의 성능은 개선해야 하는 어려운 숙제를 떠안게 되었다. 이 문제를 해결하기 위해 장치설계자들은 장치의 기계적 요소 외에도 연료의 연소 메커니즘과 같은 화학적 요소에 대한 자세한 이해와 통찰력을 갖고, 최적화된 장치의 설계를 해야 한다.
앤시스 켐킨 프로(ANSYS Chemkin-Pro)는 0차원(0-D)과 1차원(1-D) 반응기 모델에서 상세한 화학반응을 빠르고 정확하게 해석하는 소프트웨어로, 사용자에게 반응에 대한 이해력을 키워주고, 최적화된 운전을 할 수 있도록 돕는다. 또한 앤시스 켐킨 프로는 다른 제품과 함께 연계하여 복잡한 화학반응을 간소화 하거나 상세한 화학반응을 포함하는 CFD 해석을 수행할 수 있다.