첨단 사이언스 · 교육 허브 개발 사업(EDISON)

첨단 사이언스 · 교육 허브 개발 사업

(EDucation-research Integration through Simulation On the Net)

EDISON homepage : https://www.edison.re.kr/

EdisonDesigner manual: http://kiya.kr/ED/manual/  

EdisonDesigner GitHub: https://github.com/EdisonDesigner/ED                                                                                    

Ⅰ. 추진배경  

    1. 교육 · 연구 연계 부족

        ▶ 기술 수명주기 단축에도 불구하고 최신 연구성과를 활용한 고등교육이 부족하여 신입사원 재교육비용 증대

            : 재교육 없이 산업현장에 즉시 투입할 수 있도록 고등교육 단계에서 최신의 연구지식과 활용능력을 획득한 이공계 인재양성 지원

  Contents Table

    2. 고비용 외국산 SW

        ▶ 고등교육 · 연구 현장에서 쓰이는 외국산 시뮬레이션 SW 도입 비용이 가상실험 활용 교육 · 연구 활성화에 걸림돌로 작용

            : 이공계 시뮬레이션 SW 원천기술을 확보하고, 온라인상에서 언제, 어디서나 SW를 활용할 수 있는 환경을 구축하여 외국산 SW 대체

Ⅱ. EDISON 주요 사업 목적

          

                                                            < EDISON 중앙센터 주요 사업 내용 >

Ⅲ. EDISON 사업 전문센터

    1. 중앙센터 : EDISON 사업의 총괄

    2. 전산열유체 전문센터 : 열유체공학 분야의 시뮬레이션 프로그램 및 콘텐츠 개발

    3. 나노물리 전문센터 : 나노물리 분야 문제 해석을 위한 교육 · 연구용 시뮬레이션 프로그램 및 콘텐츠 개발

    4. 계산화학 전문센터 : 화학분야 교육 · 연구용 시뮬레이션 프로그램의 활용 환경 개발 및 서비스 제공

    5. 구조동역학 전문센터 : 기계/항공우주/자동차/토목 · 건축등의 분야의 대상 구조물에 대한 다분야 구조동역학 SW와 관련 콘텐츠 개발

    6. 전산설계 전문센터 : CAD를 이용한 제품 설계, 설계 프로그램 및 로봇 제품에 특화된 UI를 개발하여 교육 · 연구 · 산업체용 최적설계 프레임워크 구축

    7. 전산의학 전문센터 : 의학분야 문제해석을 위한 계산과학공학 프로그램 및 콘텐츠 개발

    (※ 해당 전문센터의 이름을 선택 시, 각 전문센터의 홈페이지로 이동할 수 있습니다.)

EDISON 사업 : 전산설계 교육 · 연구 · 산업체용 최적설계 프레임워크

Ⅰ. 전산설계 전문센터 개요 

    ▶ 오픈 소스 CAD를 기반으로 하여 뛰어난 사용자 인터페이스와 교육용으로 적합한 프리웨어 형식의 CAD 시스템을 개발하여

        캡스톤 디자인과 같은 학과목에 활용하고 구조동역학 및 전산열유체 전문센터와 연계를 통하여 설계, 해석과 최적화까지 이르는

        설계의 전 과정을 이해할 수 있는 전문 연구인력 양성을 목표로 한다.

 

                                                     < EDISON 사업 전산설계 전문센터 사업 개요 >

Ⅱ. 전산설계 전문센터 개발 목표 

    1. 전산최적설계 프레임워크 개발과 시나리오 및 융합 콘텐츠 개발

    2. 구조동역학 및 전산열유체 전문센터와 연계

        ▶ 교육 · 연구 · 산업체 환경 첨단화 및 EDISON 커뮤니티 확대

    3. 최적설계 프레임워크 프로그램의 원천기술을 확보

                  

                                                    < 전산설계 전문센터 개발 목표 >

Ⅲ. 전산설계 전문센터 구성도 

    ▶ 전산설계 전문센터는 전체 4개 대학 6명의 교수님으로 구성되어 있으며, 총 3개 세부로 이루어져 있다.

    1세부 : 오픈소스 CAD를 이용한 교육용 제품설계 시스템 개발

    2세부 : 다분야최적설계를 위한 전산공학 설계프로그램 개발

    3세부 : 인터렉티브 제품에 특화된 전산설계 응용 및 사용자 인터페이스 개발

    

                                                                                       < 전산설계 전문센터 연구 수행체계 >

Ⅳ. 전산설계 전문센터 시스템 구성도 

    ▶ 전산설계 전문센터는 자체적 CAD 및 최적설계 개발을 목표로 하고 있으며, EDISON사업의 큰 관점에서는

        구조동역학 전문센터 및 전산열유체 전문센터와의 인터페이스를 통하여 설계, 해석, 최적화에 이르는

        설계의 전 영역을 활용할 수 있는 교두보 역활을 한다.

    ▶ 내부적으로 최적설계 알고리즘이 위치하고 있으며, 최적설계의 상단 레이어에 형상 모델링이 가능한 CAD 시스템이 위치한다.

        사용자와 인터렉션을 담당하는 사용자 인터페이스 레이어와 구조동역학 및 전산열유체 전문센터와의 인터페이스가 마지막에 위치하고 있다.

                                   

                                                            < 전산설계 전문센터 시스템 구성도 >

Ⅴ. 전산설계센터 KAIST iCAD Lab. 연구활동 

    1. 연구 목표

        ▶ 교육용 CAD 시스템 개발

            - 오픈 소스 CAD를 이용

            - Capstone design 등 설계 학과목에 활용

            - 타 전문센터와 연계를 통해 설계-해석프로세스 구축 : 구조동역학 & 전산열유체 전문센터 / 상업용 CAE 시스템

    2. CAD 시스템 개발 

        ▶ 1차년도 사전 조사를 통하여 현재 존재하고 있는 오픈 소스 CAD 시스템을 비교 분석하여, 본 연구에 적합한 CAD 시스템을 선정하였다.

            : FreeCAD 선정 → EdisonDesigner 명칭 변경

                   

                                                                                        < 오픈 소스 CAD 비교표 >

                                                           

                                                                                        < EdisonDesigner 모델링 >

    3. Web visualization 모듈 개발 

        ▶ Product Web Visualizer(PWV)

        ▶ Web 환경에서 EdisonDesigner에서 생성한 모델을 확인할 수 있도록 web visualization 모듈을 개발

        ▶ Web3D를 구현하기 위한 표준언어인 eXtensible 3D (X3D) 활용 : ISO/IEC 19775:2004

            - XML을 기반으로 웹 환경에서 3차원 물체를 모델링하고 가시화하는 것이 목적

        ▶ 현재 PWV 2단계 개발 진행 중

                                                                       < PWV 2단계 로드맵 >

  

   4. 타세부 연계 시나리오 개발 

        4-1. 구조동역학

               ▶ L-shape bracket  :  두 개의 평면 구조물을 지지하기 위해 사용되는 L-shpe의 bracket에 지지대를 설치하여 보다 안전성이 높은 bracket을 설계하는는 것을 목표로 한다.

                                                  이를 수행하기 위해서는 구조동역학과 연계를 통하여 FEM solver로 해석을 수행하고 최적화 소프트웨어를 이용하여 최적 값을 도출한다.

                   

               ▶  3D Engine block model  :  

        4-2. 열유체 센터 

               ▶ M6-Wing CFD 해석

                         개요 : 오픈된 날개에 형상 공력 해석법에는 ONERA M6 Wing의 유체역학 해석법이 있다.

                                   현대 제트 항공기는 이러한 이론을 기초로 CFD 검증 과정을 거쳐 유체 힘의 영향을 미리 파악할 수 있다.

                         본 시나리오는 Edison Designer를 이용하여 ONERA M6 wing을 생성하고 열유체 센터와의 연계를 통해 전산유체역학(CFD) 해석을 하는 것을 목표로 한다.

                  

                

    5. 컨텐츠 개발 

        5-1. 튜토리얼 개발

               Edison Designer는 1차적으로 CAD를 이용한 제품모델 설계에 목적이 있다.

               ED및 CAD 툴을 처음 접해보는 사용자가 쉽게 따라할 수 있도록 ED Tool을 사용하여 '실제 모델' 및 '가상 모델'을  모델링 하는 영상을 제공한다.

               ( ※ 전체적인 Tutorial 영상을 보기 위해서는 여기를 클릭 하십시오. )

  

                                                                                                 <Sample Tutorial>

   

                                            

                                                                                                 <Sample Tutorial 2>

 

    6. 경진대회 시행 

           미래창조 과하학부에서는 이공계 대학(원)생들의 창의적 사고 및 문제해결 능력을 증진시키고, EDISON 계산과학 분야의 커뮤니티 활성화를 위해

            매년 한국연구재단, EDISON 중아센터, 전산설계 외4개의 전문센터 공동 주관으로 첨단사이언스 교육 허브 개발 사업 SW 활용 경진대회를 개최하고 있다.

        ▶ 2015년 3월 19일 ~ 20일 대전 컨베션센터(DCC)

                                                             < 2015년 제 4회 EDISON 경진대회 >

        ▶ 2016년 3월 22일 대전 컨벤션센터(DCC)

                                                               < 2016년 제 5회 EDISON 경진대회 >

                                                  

        ▶ 2016년 3월 23일 대전 컨벤션센터(DCC)

 

                                                             < 2017년 제 6회 EDISON 경진대회 >

Contact:

- 과제 책임 : 김영기, kimyg5415@kaist.ac.kr

- 과제 참여 : 노치호, shclgh@kaist.ac.kr