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CEA13

HTPB (Hydroxyl-Terminated Polybutadiene) 항목값화학종 (Chemical Formula)$C_{7.075}H_{10.65}O_{0.063}$ (평균 반복 단위 기준)몰질량 (Molar Mass)136.7520 g/mol (반복 단위당)산소균형 (Oxygen Balance)-323.26 % (산소 부족)상 (Phase)고체 (Solid) / 점성 액체 형태의 고분자밀도 (Density)0.9160 g/cm³분류 (Classification)Polymer Binders (고분자 결합제)생성 엔탈피 $\Delta H_f^\circ$-12.40 kcal/mol (-51.88 kJ/mol)단위 중량당 엔탈피-90.7 kcal/kg산소균형 및 특성 분석산소균형 (-323.26%) — 매우 큰 음수 값을 가집니다. 이는 분자 내에 탄소와 수소를 연소시킬 산소.. 2026. 4. 12.

화학평형계산 CEA 말고 RPA 사용하기 이 세상의 거의 모든 화학종의 혼합물에서 화학 평형을 계산하는 컴퓨터 코드의 근본은 NASA에서 개발한 CEA이다. 그만큼 대단한 코드라고 할 수 있다. 현재는 다운로드가 사라졌지만 JAVA로 개발한 GUI가 있었다. 이 GUI는 우선 JAVA 런타임이 필요하고, 화학종 데이터가 데이터베이스로 구성되어 있지 않다. 그래서 때로는 화학 평형을 계산하는 사람마다 화학 특성을 다르게 입력하여 계산 결과가 다를 수도 있으므로 회사를 비롯한 어떤 공통된 프로세스가 필요한 곳에서 사용할 때 약간의 문제가 발생할 수 있다. 화학종의 데이터베이스가 존재하는 상용 프로그램이 있다. Explo5라는 소프트웨어이다. 하지만 상용 프로그램이므로 비용을 지불해야만 한다. 그런데 화학종 데이터베이스도 있고, 무료 소프트웨어.. 2026. 1. 23.

화학 제조시설 내폭 설계를 위한 폭발열 계산 연구 화학 제조시설에서 발생하는 산업재해 중 폭발 사고는 특히 치명적이다. 문제는 관련 규제나 공정 안전기준을 철저히 준수하더라도 우발적인 폭발이 일어날 수 있다는 점이다. 이에 따라 시설 설계 단계에서부터 폭발 위험을 사전에 예측하고, 피해를 최소화할 수 있는 내폭 설계(Blast Resistant Design)가 필수적으로 요구된다. 내폭 설계의 핵심은 폭발물의 위력을 정량적으로 평가하는 것이다. 이를 위해 국제적으로 통용되는 기준 물질인 TNT를 기준으로 다른 폭발물의 에너지를 상대적으로 비교한다. 이때 사용하는 핵심 지표가 바로 폭발열(Heat of Explosion)이다. 특히 국제 규격상 1.3급으로 분류되는 화약, 예를 들어 로켓 엔진에 쓰이는 고체 추진제의 경우, 일반적인 연소 반응이 아닌 우발.. 2025. 5. 25.

NASA CEA로 이해하는 로켓 성능 계산: 동결 평형과 이동 평형 NASA CEA란 무엇인가NASA CEA(Chemical Equilibrium with Applications)는 연소 및 로켓 추진 문제를 분석하기 위해 NASA가 개발한 소프트웨어다. 포트란(Fortran)으로 작성된 이 고전적인 도구는 주어진 추진제 조건에서 연소실의 평형 조성과 온도를 계산하고, 로켓 설계에 필수적인 성능 수치들을 도출한다. CEA가 계산하는 핵심 성능 지표는 세 가지다. 첫째는 특성 배기 속도(C*) 로, 추진제가 에너지를 얼마나 효율적으로 생성하는지를 나타내는 연소실 고유의 성능 지표다. 둘째는 추력 계수(Thrust Coefficient) 로, 노즐이 연소 압력을 추력으로 얼마나 효율적으로 변환하는지를 나타낸다. 셋째는 비추력(Specific Impulse, Isp) 으로, .. 2025. 3. 22.

구조 파손 모드와 결과 분석의 이해 1. 결과 분석의 출발점구조해석 결과를 검토할 때 가장 먼저 해야 할 일은 해석을 시작할 때 설정한 목적을 재확인하는 것이다. 이 목적이 분석의 방향을 결정하며, 어디서 무엇을 찾아야 하는지를 안내한다. 대부분의 경우 목표는 두 가지 중 하나이다. 파손이 실제로 발생했거나 발생할 가능성이 있다는 증거를 찾거나, 반대로 현재 설계가 충분한 안전 여유를 가지고 있음을 확인하는 것이다. 이 목적을 염두에 두고 구체적인 파손 예측 변수를 논의하기에 앞서, 공학 설계에서 자주 등장하는 기계적 파손(mechanical failure)의 유형과 개념을 명확히 이해할 필요가 있다. 실제 제품의 작동 환경에서는 이 파손 모드들이 단독으로 나타나기보다 두 가지 이상이 동시에 복합적으로 작용하는 경우가 많으므로, 모든 잠재.. 2024. 5. 21.

FEA(유한요소해석)의 운동 역학 기초 1. 뉴턴의 운동 법칙FEA(Finite Element Analysis)에서 핵심 관심사는 외력을 받는 물체가 어떻게 운동하는가이다. 이를 가장 잘 설명하는 이론적 토대는 뉴턴의 세 가지 운동 법칙이다.법칙명칭내용제1법칙관성의 법칙외부에서 불균형한 힘이 작용하지 않으면, 물체는 정지 또는 등속 직선 운동을 유지한다.제2법칙가속도의 법칙물체의 가속도는 작용하는 합력에 비례하고, 합력과 같은 방향이다.제3법칙작용-반작용의 법칙두 물체 사이의 작용력과 반력은 크기가 같고, 동일 직선상에 있으며, 방향은 반대이다. 2. 운동 방정식의 기본 형태뉴턴 제2법칙으로부터 가장 기본적인 공학 방정식이 도출됩니다.$$F = ma$$여기서 $F$는 합력 벡터, $m$은 질량, $a$는 가속도 벡터입니다.가속도 $a = dv.. 2024. 4. 27.

유한요소법(FEA)에 대한 5가지 흔한 오해 유한요소법(Finite Element Analysis, FEA)은 제품 설계와 구조 해석에 널리 활용되는 강력한 시뮬레이션 기술이다. 그러나 이 기술에 친숙하지 않은 사람들 사이에서는 '사용 편의성'과 '결과의 정확성'에 관해 크고 작은 오해가 존재한다. 어려운 전처리기 사용 경험, 실험 데이터와 맞지 않는 결과, 부실한 기술 지원, 혹은 피상적인 성과에 만족하는 조직 문화 등이 이런 오해를 만들어내는 대표적인 원인이다. 이러한 오해는 결국 설계 과정에서 시뮬레이션 기술의 성장을 가로막는 장벽이 된다. 지금부터 FEA에 관한 5가지 핵심 오해를 짚어보겠다.1. "요소망(Mesh) 생성이 FEA의 전부다"최근 CAD 소프트웨어에 해석 도구가 통합되면서, 많은 사람들이 "부품을 요소망으로 만들기만 하면 해석.. 2024. 4. 27.

설계 해석 엔지니어링에서 가정(Assumption)의 역할과 불확실성 관리 🔧 "충분히 가정하면 무엇이든 해석할 수 있다"설계 해석 엔지니어에게 가장 강력하고 현실적인 도구는 바로 가정(assumption) 이다. 이는 아무리 기본적인 해석이라도 예외 없이 포함되는 요소다. 중장비 및 발전기 분야의 세계적 기업 캐터필러(Caterpillar) 의 한 기술자는 이런 말을 남겼다:"충분히 가정하면 무엇이든 해석할 수 있다." 이를 뒤집어 말하면 더욱 본질적인 의미가 드러난다:"무엇이든 해석하려면 충분히 가정해야 한다."⚙️ 재료 과학자 vs 설계 엔지니어 — 주철(Cast Iron)의 딜레마이 개념을 구체적으로 이해하기 위해 다음 상황을 살펴보자. 설계 기술자와 재료 과학자가 주철의 선형 탄성계수(Linear Elastic Modulus) 를 결정하는 문제를 토론한다고 가정해보자.. 2024. 4. 27.

Abaqus 강체(Rigid Body): 개념과 활용 실제 구조물을 해석할 때, 모든 부품이 변형에 관심의 대상이 되는 것은 아니다. 금속 성형 공정에서 다이(Die)나 펀치처럼 공구 역할을 하는 부품은 피성형 소재에 비해 매우 높은 강성을 가지며, 해석의 목적은 공구 자체의 변형이 아니라 소재의 거동을 파악하는 것이다. 이처럼 변형이 무시 가능한 구성품을 효율적으로 표현하기 위해 Abaqus는 강체(Rigid Body) 기능을 제공한다.강체의 기본 개념Abaqus에서 강체는 하나의 기준 절점(Rigid Body Reference Node)으로 제어되는 절점과 요소의 집합이다. 강체를 구성하는 모든 절점의 운동은 이 단일 기준 절점의 이동과 회전으로 완전히 결정된다. 3차원 강체의 경우 기준 절점은 3개의 이동 자유도와 3개의 회전 자유도, 총 6개의 자유.. 2024. 4. 8.

FEA 해석의 올바른 접근법: 공학 문제 해결의 4단계 들어가며유한요소해석(FEA)은 강력한 도구지만, 도구를 잘 다루는 것과 문제를 올바르게 푸는 것은 다른 이야기다. 아무리 정교한 소프트웨어를 사용해도 해석의 목표가 불분명하거나 입력 데이터가 잘못되면 결과는 무의미해진다. 이 글은 FEA를 포함한 대부분의 공학 문제를 체계적으로 해결하는 4단계 프레임워크를 소개한다.공학 문제 해결의 4단계1단계: 명확하게 정의된 목표를 수립한다.해석을 시작하기 전, 가장 먼저 해야 할 일은 "무엇을 알고 싶은가?"를 명확히 하는 것이다. 이 단계에서 두 가지 핵심 질문에 답해야 한다. 첫째, '정확한' 결과값이 필요한가, 아니면 대략적인 경향 파악으로 충분한가? 둘째, 어떤 데이터가 공학적 판단에 실제로 도움이 되는가? 예를 들어, 변위가 주된 관심사라면 응력 계산을 위.. 2024. 4. 3.

FEA 기술 활용의 핵심: 조직의 목표와 체계적 접근 제품 설계 과정에서 유한요소해석(FEA, Finite Element Analysis)을 성공적으로 활용하려면, 단순히 소프트웨어를 도입하는 것만으로는 부족하다. 그 성패는 궁극적으로 조직의 목표 설정 방식에 달려 있다.오해 없는 기술 이해가 먼저다최신 기술과 매일 접하는 엔지니어와 관리자라면, FEA 소프트웨어의 기능과 한계를 정확하게 파악하고 있어야 한다. 기술에 대한 막연한 기대나 잘못된 인식은 조직의 방향 자체를 흐트러뜨린다. 따라서 FEA에 관한 오해를 명확히 짚어내고, 이를 바탕으로 현실적이고 올바른 조직 목표를 수립하는 것이 선행되어야 한다. FEA를 활용하는 실무자는 모든 문제에 체계적으로 접근해야 한다. 분석적 사고와 올바른 문제 해결 방식은 당면한 과제에 집중할 수 있는 환경을 만들어 준.. 2024. 3. 31.

CAE의 역사: 손 계산에서 디지털 시뮬레이션까지 인류의 역사는 곧 도구와 기술의 역사다. 청동기시대, 철기시대, 산업혁명은 모두 그 시대를 지배한 기술이 문명의 수준을 결정했음을 증명한다. 오늘날 엔지니어가 사용하는 가장 강력한 도구 중 하나가 바로 컴퓨터 응용 공학(Computer-Aided Engineering, CAE) 이다. CAE는 컴퓨터 소프트웨어를 활용해 제품의 성능을 시뮬레이션함으로써 설계를 개선하고 공학적 문제를 해결하는 모든 과정을 아우른다. 이 도구가 어떻게 탄생하고 발전했는지를 이해하려면, 공학의 심리학과 당시 사회의 논리적 배경을 함께 들여다봐야 한다.고전 공학의 시대: 몸으로 증명하라갈릴레오, 뉴턴, 다빈치, 훅, 미켈란젤로는 모두 역학과 재료에 관한 지식 체계를 세우는 데 공헌한 선구자들이었다. 고전 공학의 시대는 대규모 실.. 2024. 3. 26.

NASA CEA: 로켓 연구의 황금 표준, 화학 평형 계산 프로그램 로켓 연료 계산, 왜 어려운가로켓 엔진 안에서는 수백 가지의 화학 반응이 동시에 일어난다. 수천 도에 달하는 연소 온도에서 연료와 산화제가 반응하면서 만들어지는 생성물의 조성과 특성을 정확히 예측하는 것은 로켓 설계의 핵심이다. 이 복잡한 문제를 해결하기 위해 NASA가 개발한 소프트웨어가 바로 CEA(Chemical Equilibrium with Applications) 다. CEA는 복잡한 혼합물의 화학 평형 조성과 열역학적 특성을 계산하며, 이론적 로켓 성능, Chapman-Jouguet 폭발, 충격파 해석 등 다양한 분야에 활용된다. 오늘날 항공우주 및 열역학 분야에서 '황금 표준(gold standard)'으로 불리는 이 프로그램의 역사와 기능을 살펴본다.1940년대, 한 팀의 도전에서 시작되다.. 2024. 3. 25.

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