초록 ▼

□ 연구개요
본 연구는 시간과 공간 규모가 다른 시스템을 결합하는 멀티스케일 플랫폼 개발을 최종 목표로
1. 장시간 공정 모사를 위한 ‘time-scale bridging’ 방법론 개발,
2. Machine learning을 이용한 ‘time & space-scale bridging' 방법론 개발,
3. 분자규모에서부터 공정까지의 연동가능한 ‘space-scale bridging’ 방법론 개발,
4. 공정모사 및 제어, 최적화 플랫폼의 결합을 통한 대통합 멀티스케일 플랫폼 개발을 진행함.

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□ 연구개요
본 연구는 시간과 공간 규모가 다른 시스템을 결합하는 멀티스케일 플랫폼 개발을 최종 목표로
1. 장시간 공정 모사를 위한 ‘time-scale bridging’ 방법론 개발,
2. Machine learning을 이용한 ‘time & space-scale bridging' 방법론 개발,
3. 분자규모에서부터 공정까지의 연동가능한 ‘space-scale bridging’ 방법론 개발,
4. 공정모사 및 제어, 최적화 플랫폼의 결합을 통한 대통합 멀티스케일 플랫폼 개발을 진행함.

□ 연구 목표대비 연구결과
○ ‘Time-scale bridging’ 방법론 개발
• 반응기모사 모듈개발: Matlab과 python 환경에서 반응기 모사 CFD 모듈 개발.
• ‘Time-scale bridging’ 방법론 개발: 기존 초 단위 모사에서 시간 단위로 모사 시간을 확장하는 CFD-DQMOM 방법론 구축. Batch reactor에 적용하여 검증.
○ 계산시간 단축 방법론 개발
• Machine learning의 적용: 시뮬레이션 모델 대비 단축된 계산시간과 정교한 예측 성능을 보여주는 모델 PINN모델 개발. 연속 반응기에 적용하여 검증.
• 제어모듈 개발: 공정 제어를 위한 모델 및 강화학습 기반 제어 기술들의 모듈화.
○ ‘Space-scale bridging’ 방법론 개발
• MD/DFT 모듈 개발: 시뮬레이션을 활용한 분자 규모에서의 모사 플랫폼 구현.
• ‘Space-scale bridging’ 방법론 개발: MD/DFT 모듈의 정보를 활용한 DNN 기반 예측모델을 구축하고 분자 규모와 반응기 및 공정규모의 연동 방법론 개발.
○ 대통합 멀티스케일 플랫폼 개발
• MD/DFT 모듈과 CFD 모듈의 결합: 분자규모에서의 micro-scale 물질 정보를 반응기 유동모사에 반영하는 멀티스케일 방법론 구현.
• Aspen 모듈과 제어 모듈의 결합: macro-scale 공정 운전 제어 방법론 개발.

□ 연구개발성과의 활용 계획 및 기대효과(연구개발결과의 중요성)
○ 공정개발의 경제성 개선 및 융복합형 인력 양성
• 공정설계와 제어 및 최적화 등 목적에 맞게 개발한 모듈만 조합하여 문제해결이 가능하기에 공정개발 단계에서 기술개발 비용을 큰 폭으로 감축할 수 있음.
• 모듈화된 4차 핵심 산업 AI기술과 함께 다양한 분야로의 인프라 확장을 통해 보다 넓은 분야에 대해 전문성을 갖춘 융복합형 엔지니어 인력을 양성할 수 있음.
○ 기술이전 및 국제사업단 구성
• 구축한 멀티스케일 플랫폼을 상품화하여 관련 엔지니어링 기업에 기술이전할 계획임.
• 멀티스케일 인프라를 바탕으로 다양한 분야로의 확장을 위해 국내외 기업들과 연구소와 함께 사업단을 구성할 계획임.

(출처 : 연구결과 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 연구결과 요약문 ... 2
• 목차 ... 3
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 4
• 1.1 연구 목적 ... 4
• 1.2 연구 필요성 ... 4
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 6
• 2.1 1차년도 수행 내용 및 과정 ... 6
• 2.2 2차년도 수행 과정 및 내용 ... 8
• 2.3 3차년도 수행 과정 및 내용 ... 10
• 2.4 4차년도 수행 과정 및 내용 ... 12
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 수준 ... 15
• 1) 정성적 연구개발성과(연구개발결과) ... 15
• 2) 세부 정량적 연구개발성과 ... 16
• 3) 목표 달성 수준 ... 16
• 4) 목표 미달 시 원인 분석 ... 16
• 4. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도(연구개발결과의 중요성) ... 17
• 4.1 기술적 파급효과 ... 17
• 4.2 사회 경제적 파급효과 ... 17
• 5. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 18
• 5.1 연구개발 성과의 관리 ... 18
• 5.2 연구개발 성과의 활용 계획 ... 18
• 6. 자체점검표 ... 19
• 7. 참고문헌 ... 20
• 끝페이지 ... 42