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**고분자·복합재료해석(Polymer & Composite Materials Simulation)**은 현대 산업 전반에서 금속을 대체하여 경량화를 주도하는 플라스틱 레진의 사출 유동 성형성 및 탄소섬유강화플라스틱(CFRP)과 같은 다층 구조 첨단 복합재의 역학적 거동을 컴퓨터 시뮬레이션(CAE)으로 검증하는 고부가가치 기술입니다. 고분자 용융액의 비뉴턴(Non-Newtonian) 점탄성 흐름에 의한 가공 불량(웰드라인, 변형 등)을 사전에 억제하고, 적층 방향에 따라 기계적 물성이 상이한 복합재료의 최적 적층 패턴 및 강도를 과학적 데이터에 기반하여 완벽히 설계합니다.
적용 분야별 고분자·복합재료해석 활용 방안
✈️ 항공·우주·방위
항공기 기체 CFRP 패널 면내 강도 및 층간 박리(Delamination) 해석, 헬리콥터 로터 블레이드 복합재 피로 수명 평가, 위성 CFRP 구조 열·진동 복합 해석, 방탄 복합재(케블라+세라믹) 탄도 충격 관통 저항 평가.
📌 주요 적용 대상
항공기 CFRP 박리 해석
로터 블레이드 피로
위성 복합재 구조
방탄 복합재 탄도 해석
🚗 자동차·모빌리티
GFRP 외판(범퍼·후드) 충돌 변형 및 파손 해석, 탄소섬유 차체 구조 경량화 설계 최적화(Topology + 섬유 배향 동시 최적화), 고무 실링재 초탄성 변형 및 장기 크리프 해석, EV 배터리 케이스 복합재 구조 강성·내충격 해석.
📌 주요 적용 대상
GFRP 외판 충돌 해석
CFRP 차체 경량화
고무 실링 크리프
배터리 케이스 복합재
🏗️ 건축·토목 인프라
FRP 보강근 콘크리트 구조 강도 해석, 탄소섬유 시트(CFRP Sheet) 기존 구조물 보강 효과 수치 평가, 유리섬유 강화 창호 프레임 열변형 해석, 대형 FRP 저수조·배관 장기 크리프 안전성 평가.
📌 주요 적용 대상
FRP 보강근 구조 해석
CFRP 시트 보강 효과
FRP 저수조 크리프
창호 프레임 열변형
🏭 플랜트·산업 설비
석유화학 플랜트 FRP 배관 내압·외압 강도 설계, GFRP 방식(防蝕) 탱크 구조 안전성 평가, 고분자 개스킷 고온·고압 밀봉 성능 해석, 고무 O-링 압축 특성 및 누설 방지 설계 최적화.
📌 주요 적용 대상
FRP 배관 내·외압 해석
방식 탱크 안전성
개스킷 밀봉 성능
O-링 압축 최적화
⚡ 에너지·스포츠·소비재
해상 풍력 블레이드 유리섬유 복합재 피로 수명 및 층간 박리 해석(IEC 61400-5), 태양광 패널 EVA 봉지재 열노화 내구성 해석, 골프채·테니스 라켓·스키 CFRP 스포츠 기구 동적 특성 최적화, 식품 용기·의료 기기 플라스틱 사출 성형 후 변형(Warpage) 예측.
📌 주요 적용 대상
해상 풍력 블레이드 피로
태양광 EVA 내구성
스포츠 CFRP 최적화
사출 성형 Warpage
주요 수행 사례
📋 사례 1: 항공기 복합재 날개 박스 층간 박리 수명 해석
배경: 중형 항공기 날개 박스 CFRP 외판-스파 접합부 반복 하중 박리 균열 성장 수명 예측 의뢰.
해석: Cohesive Zone Model(CZM) 기반 박리 선단 응력 강도 인자(G) 산정. 비행 하중 스펙트럼 입력 점진적 균열 성장 수명 계산.
결과: 잔여 수명 12,500 비행 사이클 예측 (실제 시험 결과와 오차 8% 이내), 보강 설계 반영 후 18,200 사이클로 개선.
📌 적용 기술
항공기·날개 박스
CZM 박리 해석
응력 강도 인자(G)
균열 성장 수명 예측
📋 사례 2: 해상 풍력 블레이드 GFRP 피로 수명 및 경량화
배경: 8MW급 해상 풍력 100m 블레이드 IEC 61400-5 피로 수명(25년) 충족 및 중량 저감 설계 의뢰.
해석: 유리섬유 층별 적층 방향 최적화(0°/±45°/90° 적층 비율), 블레이드 루트부 CZM 박리 피로 해석 병행.
결과: 초기 설계 대비 중량 4.8% 저감(1,340kg 감소), IEC 61400-5 25년 피로 수명 충족 확인.
📌 적용 기술
해상 풍력·블레이드
IEC 61400-5 피로
적층 방향 최적화
루트부 박리 해석
고분자·복합재료 주요 해석 자문 영역
1. 플라스틱 사출 유동(Injection Molding) 및 성형 공정 최적화
용융 고분자의 유동 선단(Melt Front) 전진 과정을 추적하는 충전(Filling) 및 보압(Packing), 냉각(Cooling) 해석을 지원합니다. 게이트(Gate) 위치의 타당성, 충전 부족(Short Shot), 제품 표면 결함인 웰드라인(Weld Line) 및 에어 트랩 위치를 정밀 검증하고, 고분자 레진의 불균일 수축률로 발생하는 최종 사출 변형(Warpage)량을 가상 공간에서 완벽히 예측하여 금형 수정 리스크를 절감합니다.
📦 플라스틱 사출 유동 분석
충전(Filling) / 보압(Packing) 패턴
냉각 회로(Cooling Channel) 효율 진단
사출 잔류 응력 및 변형(Warpage) 제어
웰드라인 및 전단응력(Shear Stress) 산출
2. 첨단 복합재료(CFRP/GFRP) 이방성 구조 강도 해석
방향별 강도가 다른 탄소섬유 및 유리섬유강화 복합재료의 직교이방성(Orthotropic) 물성을 정밀하게 구현합니다. 쉘(Shell) 기반의 복합재 적층 모델링 기법을 적용하여 플라이(Ply)별 적층 각도(Plies Orientation)에 따른 강성 변화를 매핑하고, 복합재 전용 파손 이론(Tsai-Wu, Tsai-Hill, Hashin Criteria)을 채택하여 층간 분리(Delamination) 및 파손 마진을 연산합니다.
🔬 복합재료 적층 역학 인자
직교이방성(Orthotropic) 강도 매핑
최적 적층 각도(Ply Angle) 자문
Tsai-Wu 기반 다층 파손 기준 검증
샌드위치 판넬 심재 전단 거동 분석
3. 고분자 소재의 초탄성 고무(Hyperelastic) 물성 테스트 및 특수 다이 압출(Extrusion) 해석
고무, 실리콘 등 대변형이 발생하는 고분자 부품의 정밀 구조해석을 위하여 Mooney-Rivlin, Ogden, Arruda-Boyce 등의 비선형 초탄성(Hyperelastic) 재료 모델 튜닝 기법을 활용합니다. 실링용 가스켓, 오링(O-Ring)의 밀착 압력 및 수명 평가는 물론, 가공 공정 중 다이(Die) 출구에서 발생하는 고분자 특유의 다이 스웰(Die Swell) 현상과 압출 유동을 정량 예측하여 고정밀 가공 툴 설계 솔루션을 제공합니다.
🔑 관련 핵심 키워드 및 소프트웨어
Autodesk Moldflow / Ansys Polyflow
Ansys ACP (Composite PrepPost)
초탄성 고무 고유 비선형 해석
다이 스웰(Die Swell) 유동 제어
💡 고분자·복합재료해석 의뢰 가이드
사출 성형 해석의 경우 **제품 도면**과 함께 적용하고자 하는 **레진의 정확한 그레이드명(제조사 사양)**을, 복합재 구조해석의 경우 섬유 및 매트릭스재의 **기본 물성치 및 적층 시트 구성 사양(Layer Up)** 데이터를 전달해 주시면 신속하게 엔지니어링 타당성 검토를 거쳐 정확한 수치 결과 리포트를 도출해 드립니다.
상세 사업실적 보기 a
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