기계공학부 이은호 교수,

전자기장, 열, 기계적응력에 의한 비가역현상을 

열역학적 법칙으로 통합한 수학적 모델링 구조 제안

[사진1: 이은호 교수]

공과대학 기계공학부 이은호 교수(단독저자)는 전자기장, 열, 기계적 응력에 의한 비가역적 변화를 열역학적 법칙(열역학 제 1, 2 법칙)으로 통합하여 하나의 모델로 해석할 수 있는 수학적 모델링 구조를 제안하였다.

본 연구는 한국연구재단 신진연구사업(No. 2021R1C1C1007946)의 지원을 받아 수행되었으며, 결과는 최근 역학 이론을 다루는 국제적 저명학술지인 International journal of Engineering Science (IF=9.219, JCR 분야 상위 1%)에 개재되었다.

기계적 응력, 열, 전자기장은 각각 기계적 변형, 열전달, 자기화, 내부에너지 변화등의 재료내부 변화를 일으키며, 이들 중 일부는 비가역적인 영구변화를 야기한다. 기존의 기계, 열, 전자기장의 영향을 열역학적 법칙 내에서 통합하는 수학적 모델은 가역적변화내에서 많은 연구가 이루어져 왔지만, 비가역적 변화를 포함하여 통합하려는 이론적 시도는 많이 이루어지지 못했다.

[사진2: 연구]

이에 이은호 교수는 inelastic potential이라는 개념을 도입하여 전자기, 열, 기계적 영향에 의한 비가역현상을 하나의 모델로 해석할 수 있음을 보여주었으며, 더불어 이 모델이 실용적인 공학적 문제에 적용될 수 있음을 3가지 예시(금속재료의 소성변형 해석, 고혈압 환자의 폐동맥벽면 손상해석, 전자기장을 활용한 소재의 비파괴검사 해석)를 활용해 보여주었다.

나아가 본 연구의 후속연구로서 미시간주립대의 백승익 교수와 협업을 통해 NIH의 지원을 받아 고혈압 환자의 폐동맥벽면 손상해석에 관한 연구를 Journal of Biomechanical engineering(1저자: 이은호 교수, 교신저자 : 백승익 교수) 저널에 추가 게재하였다. 또한 이은호 교수 연구팀은 일반상대성이론의 효과를 고려하기 위해 본 모델을 시공간좌표변화에 대한 불변량으로 만드는 연구를 지속적으로 진행하고 있다.