Topology Optimization-Based Design of Reinforcements for Pressure Vessels under Internal Pressure

본 연구는 내압 환경에서 사용되는 압력용기의 구조 성능 향상과 경량화를 목표로 하여, 유한요소해석 기반 정적 구조 해석과 밀도 기반 위상최적화 기법을 적용하였다. ABS 규정과 ASME code에 따라 압력용기의 설계 조건을 정의하고, 다양한 최적화 설계목표를 설정하여 해석을 수행하였다. Cylinder 부재는 두께 증대를 통해 재료 배치의 자유도를 확보하며, 이를 바탕으로 축 방향 및 원주 방향 보강이 반영된 무게 경량화 설계를 도출하였다. 이를 바탕으로 내부 보강 구조로서 honeycomb, semi-monocoque, diamond 형태의 보강재를 설계하고 이에 대한 위상최적화 해석을 수행하였다. 이를 통해 cylinder 부재 기존 모델 대비 무게가 감소하며, 보강재 압력용기의 강도가 개선됨을 확인하고, 설계 방향을 제시하였다.