This research suggests a morphological approach in biomimetic design with biological knowledge. esearch toward understanding the interrelationship between vehicle features with environmental fluid flows is proceeding with difficulty die to the complexity. However by mimicking a proper bio-model, many engineering design problems including reducing aerodynamic noise can be solved. Biomimetic design in highspeed vehicles is also preceded with this critical mindset.
However, particularly in vehicle design, the fluid dynamic benefits that occur due to superiority of biomodels were not identified specifically even though the engineering accomplishments had been reached by applying morphological features of a bio-model. From this perspective, this research identifies approaches for developing superior model to apply in a target context. Top-down approach was adapted on bio-model parameterization
and bottom-up approach was applied on parametric modification and generation.
In this research, the improvements in probability were expected to enhance the developed morphological solution that was modified by controlling aerodynamic shape parameters. By controlling the morphological parameters - nose length, lean angle, and eye-ridge - the alternative models were developed, and the interrelationship between morphological features with fluid dynamics was identified by CFD simulation.
본 연구는 생체모방 설계 기법의 적용으로 높은 문제해결 효율성을 기대할 수 있는 고속차량
외형설계를 대상으로 하며, 공학문제와 그에 적합한 생체모델 사이의 간극을 좁힘으로서 지속적으로 문제시되어 온 생체모방 설계의 이슈들을 해결하고자 하는데 목적이 있다. 특히 유체저항의 영향이 커 설계 단계에서 외형설계 문제가 주요하게 다루어지는 고속전철의 전두부 형상설계에 초점을 맞춤으로써, 저 저항의 형상설계를 생체모방을 통해 강건한 방법으로 이룰 수 있는 방법론을 연구하고 실제로 디자인 대안을 생성하여 평가하였다.
생체모방 설계는 유체저항과 관련된 공학문제와 같은, 기존의 설계 방법으로 해결하기 난해한
복잡한 설계 문제에 폭넓게 쓰일 수 있으며 그 가능성이 다양한 설계 사례로서 산업현장 및 학계에 지속적으로 소개되었다. 그러나 당면한 공학문제의 정보 및 생체 정보가 복합적으로 고려되지 못한 생체모방 설계는 목표로 삼았던 공학문제 이외의 부수적인 문제를 불러오게 된다. 따라서 본 연구에서는 공학문제의 정보와 생체 정보를 Top-down 및 Bottom-up 방식으로 적용하여 이를 해결하고자 하였다.
설계 대안으로 외형형상에 적용할 생체모델의 생물학적 정보를 Top-down 방식으로 적용하여,
해당 모델을 변수화하며 목표로 삼은 공학문제의 정보를 Bottom-up 방식으로 적용하여, 변수화된 모델을 수정하는데 활용한다. 이는 기존에 지속적으로 문제시되어 온 생체모방에서의 모델 적합성 문제와 형상 수정 개연성 문제를 해결할 수 있으며 시스템적 방법론들을 활용해 보다 강건하고 신뢰도 높은 설계 방법론을 구축할 수 있을 것으로 보았다.
