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[(기초전자실습)] 멀티미터(아날로그, 디지털) 사용하기

 

이 글은 물리에서  등을 학습하는 사람에게도 어울립니다. (간단한 부품 측정 실험 또는 실습)

또 기계 장치 등에서 전압, 옴, 암페어 등을 측정하는 경우도 있습니다. (예: 전기 용접기기 등)

전자, 전기 부품과 관련한 곳에서 공통으로 사용될 수 있을 것입니다.

좀 더 정확한 표현으로는 계측, 정밀측정기기라고 보는 것이 바람직합니다.

This article is suitable for people who are learning physics and so on.
In some cases, voltage, ohm, ampere, etc. may be measured at machinery.
Electronics, and electrical components.
As a more accurate representation, it is desirable to regard it as a measurement and precision measuring instrument.

1. 영어 단어(English Dictionary)

 

 번호

언어
(Language)

단어(Words)

한글 읽기

뜻(Means) 

1

영어(English)

Voltage

볼테이지

전압

2

영어(English)

 Ohm

저항 단위: 옴

3

영어(English)

Suitable

(미) 스르블,

(영) 스투블

적당한

4

영어(English)

ampere

암페어

암페어(전류 단위) / 기호(Symbol): A

5

영어(English)

symbol

심블

기호

6

영어(English)

measure

메셔

(치수・양 등을 표준 단위로) 측정하다
(치수・길이・양 등이) …이다
(중요성・가치・영향을) 판단하다  

7

영어(English)

Electronics

엘렉트로닉스

전자, 전자공학

8

영어(English)

precision

(미국) 프리시즌,
(영국) 프시즌

정확(성, 정밀(성), 신중하다.

9

영어(English)

accurate

(미국) 애큐레이트,

(영국) 아큐레이트

1. 정확한
2. 정밀한
3. (목표물에) 명중하는, 정확한 

10

영어(English)

Physics

(미국) 피직스,

(영국) 피식스

물리학

11

영어(English)

Regard

(미국) 리갈드,

(영국) 리과드 

1. …을 … 으로 여기다
2. (특히 어떤 감정・태도를 갖고) …을 보다
3. 관심, 고려, 배려

Regard ... as
∼을 …으로 간주하다.
…으로 여기다.

12

영어(English)

Representation

(미국) 레프레젠테이션,

(영국) 레프리젠테이션

묘사, 나타내는 것 

13

영어(English)

desirable

(미국) 디자이에블

(영국) 디자이에블

바람직한, 호감가는, 가치있는
성적 매력이 있는, 섹시한

 


2. 디지털 멀티미터와 아날로그 멀티미터
     (Digital multimeter and analog multimeter)


 

 

그림 1-1, 아날로그 멀티미터기(계측기기)

그림 1-2, 디지털 멀티미터기(계측기기)


점퍼선을 그림과 같이 꽂아줍니다.
그리고 DCV를 측정할 것인지, 암페어를 측정할 것인지, 볼트를 측정할 것인지 세부적인 것을 돌려서 맞춥니다.
측정 대상물에 찍어보도록 합니다.

참고로 아날로그 멀티미터기는 TR(트랜지스터)의 NPN, PNP형을 찾아내는 기능도 있습니다.



2. 참고자료(Reference)

 

1. Measure, 네이버 어학사전, https://dict.naver.com/search.nhn?dicQuery=measure&query=measure&target=dic&ie=utf8&query_utf=&isOnlyViewEE=, Accessed by 2018-07-25

2. Regard, 네이버 어학사전, https://dict.naver.com/search.nhn?dicQuery=regard&query=regard&target=dic&ie=utf8&query_utf=&isOnlyViewEE=, Accessed by 2018-07-25

3. Accurate, 네이버 어학사전, https://dict.naver.com/search.nhn?dicQuery=accurate&query=accurate&target=dic&ie=utf8&query_utf=&isOnlyViewEE=, Accessed by 2018-07-25

4. Representation, 네이버 어학사전, https://dict.naver.com/search.nhn?dicQuery=representation&query=representation&target=dic&ie=utf8&query_utf=&isOnlyViewEE=, Accessed by 2018-07-25
5. Regard...as, 네이버 어학사전, https://dict.naver.com/search.nhn?dicQuery=Regard+...+as&query=Regard+...+as&target=dic&ie=utf8&query_utf=&isOnlyViewEE=, Accessed by 2018-07-25

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[PC활용] HeeksCAD/HeeksCAM 1.3 소개

이번에 소개할 것은 HeeksCAD/HeeksCAM이라는 프로그램에 대해서 소개하려고 한다.
PC활용과도 밀접한 연관이 될 수 있어서 작성하게 되었다.

번호
(Number)

 언어
(Language)

설명(Description)

비고(Remarks)

 1

영어(English)

I would like to introduce HeeksCAD / HeeksCNC.
A topic closely related to this article is "Production", which leads to "RS274" in Machine Works.

 

 2

한글(Korean)

HeeksCAD/HeeksCNC에 대해서 소개하려고 한다.
이 글과 밀접한 주제로는 "생산"에서 기계공작법, "RS274"으로 연결된다.

 

번호

카테고리(Category)

 링크(Links)

1

생산

http://yyman.tistory.com/category/기계(Mechanical)/Manufacturing(생산)

2

RS274

 http://yyman.tistory.com/category/기계(Mechanical)/RS274(G-Code)



1. HeeksCAD/HeeksCAM

그림 1-1. HeeksCAD/HeeksCNC 프로젝트, github

번호
(Number)

 언어
(Language)

설명(Description)

비고(Remarks)

 1

영어(English)

Figure 1-1 is the home page of HeeksCAD / HeeksCNC project.
The homepage that is open is as follows.

 

 2

한글(Korean)

그림 1-1은 HeeksCAD/HeeksCNC 프로젝트가 개설된 홈페이지이다.
공개된 홈페이지로는 아래와 같다. 

 

그림 1-2) HeeksCAD 1.0 CAD/CAM 프로젝트 홈페이지, site.google.com(홈페이지)


2. HeeksCAD/CAM 프로젝트가 적용받는 라이센스

 

1. 리눅스를 사용할 경우에는 BSD 라이센스를 적용받는다.
    (If you are using Linux, you are covered by the BSD license.)
 

번호
(Number)

 언어
(Language)

설명(Description)

비고(Remarks)

 1

한글(Korean)

HeeksCAD/CAM 프로젝트가 적용받는 라이센스이다.
BSD License를 적용받고 있다. -> (리눅스에 한함.)

 

 2

영어(English)

HeeksCAD / CAM Project is a license to be applied.
under BSD License. -> (Linux only.)

 

2. 윈도우 제품을 사용할 경우 구매한 후에 사용해야 한다.
  
(If you use a Windows product, you should use it after purchasing.)

그림 2-1) 윈도우 버전
 

번호
(Number)

 언어
(Language)

설명(Description)

비고(Remarks)

 1

한글(Korean)

위의 그림은 윈도우 HeeksCNC 1.3 Trial Version에 관한 것이다.
참고하면 많은 도움이 될 것으로 보인다.

 

 2

영어(English)

The above picture is about Windows HeeksCNC 1.3 Trial Version.
References may be helpful.

 


 

 

 


3. HeeksCAD/CAM 특징 

 

 

번호
(Number)

 언어
(Language)

설명(Description)

비고(Remarks)

 1

한글(Korean)

HeeksCAD/CAM 프로그램을 소개하면, 그림과 같이 생긴 프로그램이다.

 

2

영어(English)

 If you introduce HeeksCAD / CAM program, it looks like the picture.

 

 

 

 

그림 3-1. HeeksCAD 프로그램 실행 모습 (윈도우 환경)

기능
• STEP 및 IGES 파일에서 솔리드 모델 가져오기.
• DXF 도면 가져 오기; 선, 호, 타원, 스플라인 및 폴리선이 지원된다.
• 제한된 2D 그리기 기능
• 새로운 기본 솔리드를 작성하거나 스케치를 돌출 시키거나 스케치간에 로프트 솔리드를 만들어 솔리드를 만든다.
• 블렌딩 또는 부울 연산을 사용하여 솔리드를 수정한다.
• IGES, STEP 및 STL을 저장해라.
• 드릴링, 프로파일, 포켓 작업 생성
• g 코드로 프로세스 게시
• g 코드는 그래픽 창에서 빨강 선과 녹색 선을 표시하는 백 플로트입니다.
• 편집 가능한 스크립트 파일이있는 컴퓨터에 대해 사후 처리기를 구성된다. (자세한 내용은 도움말 참조)
• 재료 제거의 견고한 시뮬레이션


4. HeeksCAD/CAM - 루분투 18.04에서 설치하기

이번에 소개할 것은 HeeksCAD/CAM을 루분투 18.04에서 설치하는 방법에 관한 것이다.

4-1. VirtualBox 복제하기

 

 

 

 

 

소프트웨어 환경 태스트를 위해 프로그램을 꾸리는 장면이다.
탈자가 있는데, "Lubuntu(루분투)"라고 표현한다.

그림 4-1-1. VirtualBox에서 Lubuntu 사용하기



그림 4-1-2. VirtualBox에서 Lubuntu 사용하기

그림 4-1-3. VirtualBox에서 Lubuntu 사용하기

4-2. VirtualBox에서 HeeksCNC/CAM 설치하기

그림 4-2-1. VirtualBox에서 Lubuntu-CNC/CAM 꾸리기

그림 4-2-2. VirtualBox에서 Lubuntu-CNC/CAM 꾸리기

그림 4-2-3. VirtualBox에서 Lubuntu-CNC/CAM 꾸리기

나는 12345678의 비밀번호로 태스트 환경에 대한 계정을 꾸렸다.
사용자가 Lubuntu를 설치할 때, 또는 계정을 설정할 때 작성한 계정은 사용자마다 다를 수 있다.

그림 4-2-3. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-4. VirtualBox에서 Lubuntu

시작메뉴에서 "시스템 도구"-> "시냅틱 패키지관리자"를 클릭한다.
아래의 그림처럼 인증 창이 뜬다. 리눅스 계정 정보를 입력한다.

그림 4-2-5. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-6. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-7. VirtualBox에서 Lubuntu

잠시 기다리면, 처음 설치한 루분투 환경인 경우에는 소프트웨어 업데이터가 뜬다.
업데이트를 설치해준다. "지금 설치"를 클릭한다.

그림 4-2-8. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-9. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-10. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-11. VirtualBox에서 Lubuntu

잠시 기다려야 한다. 해당 작업에 소요되는 시간은 약 40~1시간 정도 소요된다.

그림 4-2-12. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-13. VirtualBox에서 Lubuntu

버추얼박스(이하 VirtualBox) 환경의 컴퓨터를 재부팅하면 소프트웨어 업데이터가 정상적으로 설치된다.
재부팅을 한다.

그림 4-2-14. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-14는 재부팅 후에 수행해야 할 작업을 의미한다.
시작 메뉴에서 "시스템 도구"-> "LXTerminal"을 클릭한다.

그림 4-2-15. VirtualBox에서 Lubuntu

아래의 명령어를 입력하도록 한다.

sudo add-apt-repository ppa:neomilium/heekscnc-devel

그림 4-2-16. VirtualBox에서 Lubuntu

apt에 heekscnc-devel의 레포지터리가 추가되었다.
이를 업데이트하기 위해 아래의 명령어를 입력한다.

sudo apt-get update



그림 4-2-17. VirtualBox에서 Lubuntu

업데이트가 완료되면 아래의 명령어를 입력하여 heeksCNC를 설치하도록 한다.

sudo apt-get install heekscnc 

그림 4-2-18. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-2-18은 Lubuntu(루분투)에 HeeksCAD(국문읽기: 힉스캐드)가 설치됨을 확인할 수 있다. 


4-3. HeeksCAD 실행하기

HeeksCAD를 설치하였다면 실행하는 방법에 대해서 소개한다.
시작 메뉴-> 그래픽-> HeeksCAD를 클릭한다.

(그림)Figure 4-2-19. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-3-1. VirtualBox에서 Lubuntu

그림 4-3-1과 같이 HeeksCAD/CAM이 실행된다.
 


5. HeeksCAD & HeeksCNC / 제작자 소개

HeeksCNC를 만든 제작자를 소개하겠다.

(Figure) 그림 5-1) Dan Heeks

Dan Heeks : HeeksCAD와 HeeksCNC의 설립자.
11년 동안 작은 CAD / CAM 회사에서 일했다.

그는 이제 오래된 Bridgeport Series 1 밀링 머신으로 정밀 엔지니어링 워크샵을 운영하고 있다.
= Sieg KX1 취미 밀링 머신, 다양한 수동 공구.

이메일(E-mail): danheeks@gmail.com


7. HeeksCAD/HeeksCAM이 지원하는 확장자

다음은 HeeksCAD/HeeksCAM이 지원하는 확장자에 대해서 소개한다.

 

 

 

그림 7-1. HeeksCAD / Import에서 지원하는 파일 확장자

HeeksCAD에서 Import로 불러올 수 있는 확장자이다.
다음은 파일 열기로 불러올 수 있는 확장자이다.

그림 7-2. HeeksCAD 파일 열기에서 불러올 수 있는 확장자


아래의 파일로 확장자를 정리하였다.
extension(HeeksCAD).7z


8. HeeksCAD에 사용할 예제 만들기 (선반 - Lathe)

HeeksCAD/CAM를 시연하기 위해서 예제를 작성하였다.



그림 8-1. HeeksCAD, HeeksCAM에서 사용할 예제

[첨부(Attachment)]
sample.7z

그림 8-1에 해당하는 도면을 그리는 방법입니다.

그림 8-2. 도면 그리기

선반은 크게 2축(2-Axis) 기반으로 동작하는 머시닝(생산 기계)이다.
= The lathe is largely a two-axis (2-Axis) -based machining (production machine).

그림 8-3. 회전으로 원통 구현하기

그림 8-4. CAD 형식으로 저장하기(Stp, Step) 

그림 8-5. CAD 형식으로 저장하기(Stp, Step)  


8-1. Lubuntu로 불러오기 (HeeksCAD)

그림 8-1-1. 7zip 설치하기 / 시냅틱 패키지 관리자

그림 8-1-2. 7zip 설치하기 / 시냅틱 패키지 관리자

그림 8-1-3. 7zip 설치하기 / 시냅틱 패키지 관리자

그림 8-1-4. 7zip 설치하기 / 시냅틱 패키지 관리자

그림 8-1-5. 7zip 압축 해제하기

그림 8-1-6. 7zip 압축 해제하기

그림 8-1-5. HeeksCAD에서 Import(파일 수입)으로 불러오기

그림 8-1-6. HeeksCAD로 읽어들인 파일

그림 8-1-7. HeeksCAD로 읽어들인 파일


8-2. HeeksCAD가 지원하는 가공

그림 8-2-1. HeeksCAD에서 Program을 더블 클릭했을 때 환경설정

그림 8-2-1는 HeeksCAD에서 Program 1을 더블 클릭했을 때 나오는 창이다.
가공에 사용되는 Machines 프로그램으로 "LinuxCNC, Mach3 Machine Controller, Deckel FP4Ma, HPGL2D, HPGL2DV, HPGL3D"가 있다.

이들 프로그램에 대해서 정리하면 다음과 같다.

다음은 공구 설정에 관한 것이다.
Tool Definition은 도구를 오른쪽 버튼 클릭하면 생성할 수 있다.

그림 8-2-2. HeeksCAD의 툴 정의하기

툴 정의가 의미하는 것은 공구는 결정하는 것이다.
예를 들면, 엔드밀, 슬롯 커터, 볼 엔드밀 등을 결정하는 것이다.

그림 8-2-3. HeeksCAD에서 지원하는 Tool Type

공구를 수작업으로 하나 만들어야 하는 것으로 보입니다.


9. HeeksCAD에 사용할 예제 만들기 (밀링 - Milling)

이번에 작성할 예시 도면입니다.

그림 9-1. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-2. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-3. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-4. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-5. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-6. 밀링 도면 예제 만들기

그림 9-7. 밀링 도면 예제 만들기

아래에 첨부한 파일은 밀링 예제 도면이다.

[첨부(Attachment)]
sample_miling.7z


9-1. HeeksCAD/CAM에서 밀링 생성코드 만들기

HeeksCAD/CAM으로 밀링 생성코드를 하나 작성해보겠다.

 

 

그림 9-1-1. 주어진 도면(Milling)

그림 9-1-2. 파일->임포트(파일 수입)으로 불러오기, HeeksCAD

그림 9-1-2는 파일->임포트(파일 수입)으로 8에서 작성한 도면을 불러온 것이다.

그림 9-1-3. 도면 선택 후 스케치 상태로 만들기

도면을 선택한다. 오른쪽 버튼을 눌러서 페이스 메뉴를 클릭하면, "Make a sketch from face"라는 게 있다.
클릭한 면(Face / 국문읽기: 페이스)을 스케치 상태로 만들어주는 기능이다.

클릭한다.

그림 9-1-4. 도면 선택 후 스케치 상태로 만들기 (표시된 삭제라는 메뉴가 존재하지 않은 경우)



그림 9-1-5. 오브젝트 창, STEP 솔리드와 스케치1, HeeksCAD

HeeksCAD 옆에 창을 자세히 관찰하면 STEP 솔리드와 스케치1이 존재한다.
앞서 생성한 스케치1이다.

그림 9-1-6. 공구 만들기

그림 9-1-6은 공구에 관한 것이다.
Material(읽기: 메테리얼 / 뜻: 재질)을 클릭하면 종류가 있다.
HSS(고속도강)과 카바이드가 있다.

여기에서는 따로 소개하진 않는다.

그림 9-1-7. 프로그램(Program) 더블 클릭 시 환경설정, HeeksCAD

오브젝트 트리에서 Program(읽기: 프로그램)을 더블 클릭하면 위의 창이 뜬다.
머신에 관한 프로그램이다.

그림 9-1-8. 페이스의 면을 선택한 경우 (STEP 솔리드), HeeksCAD

HeeksCAD의 오브젝트 탭->STEP솔리드의 하부 내용에 보면 페이스들이 존재한다.
그 중의 일부를 선택하였다.

그림 9-1-9. Machining 메뉴 -> 포켓 작업

그림 9-1-9는 포켓 작업을 하기 위해서 들어갔다.
Machining-> 포켓 작업을 클릭한다.



그림 9-1-10. 포켓 작업(Pocket Operation)

Sketches에 스케치1의 도면이 선택된 것을 확인할 수 있다.
Tool에서는 공구를 결정할 수 있다.

여러 사항을 확인한 후에 확인을 클릭한다.

그림 9-1-11. 오브젝트 트리에 작업 "포켓3"의 생성, HeeksCAD

앞서 확인을 누른 결과는 오브젝트 트리에 "작업"->"포켓"에서 확인할 수 있다.

그림 9-1-12. G코드 생성하기, HeeksCAD

그림 9-1-12는 HeeksCAD로 NC코드(RS274 또는 G코드)를 생성하는 방법이다.
Machining을 클릭하면, "G-코드 만드는 법"이라는 메뉴가 있습니다. 이를 클릭한다.


그림 9-1-13. G코드 출력 결과, Program 코드 생성 결과(Python), HeeksCAD

그림 9-1-13은 G코드 출력 결과와 변환에 사용한 Python코드를 출력한 결과이다.
Output에는 NC코드(RS274)가 출력되었으며, Program 탭에는 파이썬(Python) 코드가 생성되었다.



그림 9-1-14. 스케치 만들기 위한 페이스 선택하기, HeeksCAD

특정 영역을 스케치로 만들기 위해 페이스를 선택하였다.
"Make a sketch from face"를 누르면 스케치를 생성할 수 있다.



그림 9-1-15. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-16. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-17. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-18. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-19. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-20. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-21. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-22. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-23. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-24. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

그림 9-1-25. HeeksCAD로 작업하기, Dodo(도도)

[첨부(Attachment)]
sample_cnc_milling.7z

이 코드는 완벽하지 않은 코드이다. 사용하다가 문제가 발생할 경우, 책임지지 않는다.
HeeksCAD/CAM 프로그램을 학습하는 목적으로만 사용해주셨으면 한다.

그림 9-1-26. HeeksCAD/CAM으로 생성한 NC코드

그림 9-1-26은 HeeksCAD/CAM(이하 힉스캐드/캠)으로 생성한 NC코드이다.
왼쪽은 포켓이 2가지가 적용된 코드이며, 오른쪽은 포켓 1개로 진행한 NC코드이다.


10. 맺는말

머시닝센터의 작업 공구 등에 대해서 많이 소개되었다.
실제 현실에서는 정면밀링커터, 엔드밀, 볼엔드밀, 롱 볼엔드밀, 테이퍼 볼 엔드밀, 롱 드릴, 스트레이트 드릴, 탑 솔리드 드릴 등 정말 많은 공구가 존재한다.
이에 대해서 추가적인 개선이 필요할 것으로 보인다.

또 NC코드(RS274)의 최적화도 하나의 중요한 이슈이다.

지금 생성된 코드들은 예를 들면 G71과 같은 명령어가 아니라 반복적인 코드 작업이 존재한다. 예를 들면, 황삭(Roughing)을 하더라도 절입량을 줘서 다듬을 수도 있는 것이다. 프로그램의 기능을 다 다뤄본 것은 아니다. Pattern 등의 기능이 존재하는 것도 보인다.

공구교환에 필요한 ATC(Auto Tool Changer)가 지원되는 것으로 보인다.
조금 더 개선 등을 한다면 충분히 좋은 프로그램이라고 보여진다.


11. 참고자료(Reference)

1. HeeksCAD, 위키피디아, https://en.wikipedia.org/wiki/HeeksCAD, Accessed by 2018-07-24
2. HeeksCAD & HeeksCNC, https://sites.google.com/site/heekscad/, Accessed by 2018-07-24
3. Ubuntu: Installation · Heeks/heekscad Wiki · GitHub, https://github.com/Heeks/heekscad/wiki/Ubuntu:-Installation, 접속일자 2018-07-24
4. People - HeeksCAD & HeeksCNC, https://sites.google.com/site/heekscad/home/people-1, Accessed by 2018-07-24
5. MachSupport(마흐서포트), http://www.machsupport.com/software/mach3/, Accessed by 2018-07-24

6. LinuxCNC, http://linuxcnc.org, Accessed by 2018-07-24
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[화학(Chemistry)] 화학 - 공부하기

안녕하세요. 도도입니다.
이번에 작성할 글은 화학(Chemistry)입니다.

오늘날은 기술 문명사회입니다. 기술이 발달함에 따라서 과거에는 예를 들면, 비누 등으로 머리를 감았을 것이고,
무의식적으로 일상 속에서 마시는 음료수, 약 등을 이야기 할 수 있습니다.

과학 기술의 발달이 도래함에 따라서 비전문가의 사람들도 기본적인 배경지식이 더 중요해지는 사회가 되지 않았냐는 이야기로 시작하고자 합니다.
크게 화학이라고 하면 수학 공식도 좀 나와주고, 화학식 등이 무척 많아서 애로사항이 많다고 봅니다.

그렇게 심각하게 요구하지 않으며, 내가 화학을 소개하는 건 기본적인 배경 소양에 관한 것입니다.


1. 일상생활에서의 화학

가볍게 흥미를 돕기 위해서 일상생활을 통해서 화학을 소개하고자 합니다.

2018-07-22 22:30분 잠을 잡니다.
2018-07-22 09:30
잠을 자고 일어납니다.

잠을 잘 때 우리는 숨을 쉽니다.

공기(Air)가 존재하겠지요?
아침에 일어나서 물(Water)을 마십니다.

현대인이 마시는 물에는 크게 "정수기 물", "생수 물", "가열하여 냉각시킨 수돗물"이 있습니다.
중요한 것은 결과적으로는 정수기 물도 수돗물에서 공급받아져 나오는 물입니다.

이러한 것에도 화학이 적용됩니다.


2. 음식에서의 화학이란?

음식을 제작 활동을 하시는 분, 음식을 섭취하는 분, 음식을 관리 보관하는 분이 있습니다.

Fig 2-1) 식품 / 음식에 부착되어 있는 성분표시표

음식을 섭취하는 분이나 제작하는 분이나 관리하는 분이라면 공통적으로 살펴볼 수 있는 것들입니다.
물론 제대로 읽고 먹는 사람은 조금 드물긴 하지만 그렇습니다.

[첨부(Attachment)]
foodName.7z


3. 화학의 정의란?

화학에 대해서 정의를 가볍게 내려보겠습니다.
화학(Chemistry)은 물체, 특히 원자 및 분자계의 조성, 구조 성질, 반응에 관한 과학이라고 정의합니다.

이 글의 내용 조차도 어렵다고 느껴질 수도 있습니다.

원자는 무엇이냐?
분자계의 조성??
구조 성질??
반응에 대한 과학??

3. 화학자의 두 종류

화학자에 대해서 소개합니다. 두 가지 종류로 구분됩니다.

화학의 큰 분야

 하나는 공학에 의한 화학자.

 세부분야: 고분자, 나노바이오테크, 재료, 소재

 하나는 과학에 의한 화학자.

 세부분야: ......

두 가지로 구성됩니다.

공학에 의한 화학자는 엔지니어의 역할로서 화학을 통하여 제품 등을 만듭니다.
과학에 의한 화학자는 화학의 기초 연구를 담당합니다.


4. 과학적 접근법

과학자처럼 생각하는 방법입니다.
따로 숙지하고 암기할 필요는 절대 없으며, 해당 종사자가 된다면 숙달되게 되어있습니다.

1. 문제점이나 의문점에 관련이 있는 사실들 또는 자료를 수집한다.
2. 축적된 자료에 대한 설명이 가능하고, 추가 실험을 통해 시험해 볼 수 있는 가설을 세운다.
3. 가설을 시험하기 위한 추가 실험을 계획하고 수행한다.
4. 필요에 따라 얻어진 자료들과 모순되지 않도록 가설을 수정한다.


1. 문제점이나 의문점의 예를 하나 들어서 소개합니다.

- 월요일까지 두 개의 시험을 준비해야 하고 실험 보고서를 제출해야 한다면 시간을 어떻게 나눌 것인가?
- 학교로 출발할 때 고속도로에 큰 사고가 있다는 소식을 들었다. 차 막힘을 피하고 빨리 가려면 어느 길로 가야 하는가?

2. 축적된 자료에 대해서 설명합니다. 그리고 가설을 수립합니다.

- 월요일에 두 개의 시험을 준비합니다.
   - 축적 자료: 1개(OO1O과목/OOO1선생님) 시험공부 자료
   - 축적 자료: 1개(OO2O과목/OOO2선생님) 시험공부 자료

가설1) OO1O과목의 OOO1선생님이 몇 장의 어디에서 시험에 나온다고 하셨다.
         -> 예측이 가능한 가설 = 몇 장의 어디에서 나온다고 했으니 해당 부분을 보면 된다.

가설2) OO2O과목의 OOO2선생님이 몇 장의 어디까지 참고하라고 하셨다.
         -> 예측이 가능한 가설 = 몇 장의 어디까지 내용을 잘 읽어보면 된다로 해석하면 될 것인가?

가설3) OO2O과목의 OOO2선생님이 문제를 변형한다고 하셨다.
         -> 예측이 가능한 가설 = 선생님께서 어떤 학습지를 참고하여 문제를 출제하실까? (선생님의 책)

3. 가설의 시험

친구들을 모집합니다.
친구들에게 하나는 OO1O과목의 OOO1선생님의 시험 출제 경향을 파악하기 위해서 면담을 하라고 합니다.
친구들에게 하나는 OO2O과목의 OOO2선생님의 시험 출제 경향을 파악하기 위해서 면담을 하라고 합니다.

두 개의 교과목에 대한 시험 출제 경향을 취합합니다.
가설3에 대한 것은 선생님께서 책을 공유해주셨을 때의 이야기입니다.

선생님의 행동과 패턴을 유심히 관찰합니다.
선생님께서 자주 보시는 책을 관찰하면, 답이 보입니다.

OO1O과목의 OOO1선생님의 가설1은 거의 명확하다는 경험적인 데이터를 우연히 주변 학생으로부터 듣습니다.
가설1의 확실성이 추론됩니다.

OO2O과목의 OOO2선생님의 가설2, 가설3은 조금 더럽게 출제하는 경향이 강하다는 소문이 있습니다.
올해는 "바꿔 출제하신다더라." 라는 구두에 의한 가설도 존재합니다.

4. 얻어진 가설들을 취합하여 모순되지 않도록 자료 등을 수정합니다.

가설1은 확실하니 분류를 하도록 합니다.
가설2, 가설3은 더럽게 출제할 때를 대비하여 분류합니다.

3의 가설 시험을 추가적으로 진행이 완료될 수 있도록 몇 가지 가설을 추가해봅니다.


5. 물체에 대한 것

 

우주는 크게 물체와 에너지로 구성되어 있다. 자세한 것은 찾아보도록 하면 좋을 것이다.

물체는 3가지로 물리적 상태, 즉 고체, 액체, 기체로 존재한다.

= 고체(solid)는 서로 견고하게 결합하고 있는 입자들로 구성되어 있다.

5-1. 소금

 

그림 5-1-1) 소금

 

소금, 설탕, 수정, 금속과 같이 일성적으로 볼 수 있는 대부분의 고체는 결정(crystalline) 형태로 존재한다.
소금의 결정을 아래의 그림에 첨부했다. 구경해보길 바란다.

그림 5-1-2) 소금의 결정구조(Crystalline structure of salt)

일반인이 봤을 때, 소금의 결정구조를 관찰하면 조금 그렇다. 뭔가 이상하게 생겼다.
자세히 보면, 마치 기하학적인 구조를 가진다.

쉽게 소개하면, 기하학적인 구조라는 게 "사각형, 삼각형" 등과 같이 수리적으로 풀 수 있을 듯하게 생긴 형상을 말한다.

5-2. 플라스틱

이번에는 플라스틱에 대해서 소개하고자 한다.
플라스틱(Plastic), 유리(Glass / 글레스, 글라스), 젤 등은 기하학적인 패턴이 존재하지 않은 비결정성(amorphous) 고체라고 부른다.

그림 5-2-1, 폴리카보네이트, 플라스틱 화학 구조 스톡 사진

간단하게 요약하면, 비결정성이란 일정한 모양이나 형태가 없음을 의미한다.

5-3. 액체(Liquid)

액체(Liquid)는 일정한 부피는 가지고 있으나 모양은 고정되어 있지 않다.
그리고 액체를 구성하는 입자는 단단히 응집되어 있기는 하지만 견고하지 않다.
이들 입자들은 강한 인력에 의해 결합되어 있고, 서로 밀착되어 있지만, 자유롭게 움직일 수 있다.

액체가 적어도 어떤 건지 잘 관찰했으면 한다. 아래의 그림에 보면, 물이 흘러가는 동상이 있다.
이런 것도 액체가 될 수 있다.

그림 5-3-1, 액체의 예, Manneken Pis statue, Belgium.
                             (The version shown here is known to be a replica with the "original" in the Brussels Museum)

5-4. 기체(Gas)

기체(Gas)는 서로 독립적으로 움직이는 입자로 이루어져 있다.

기체는 일정하지 않은 부피와 정해지지 않은 모양을 가지고 있다. 기체 상태의 입자는 액체나 고체 상태를 유지시키는 입자간의 힘, 즉 인력을 극복할 수 있는 충분한 에너지를 가지고 있다.

 

 

 

 그림 5-4-1) 헬륨가스의 예, 저음불가

 그림 5-4-2) 헬륨가스의 예, 초고순도

 


6. 물체

물체(Matter)란 우주를 형성하는 모든 물질(Material)을 일컫는 것으로, 수천 가지의 독특한 물체가 존재한다.
물질(substance)이란 성분비가 일정하게 고정되어 있는 특별한 종류의 물체를 말한다.

그림 6-1) 물체의 분류

[첨부(Attachment)]
categories.7z

혼합물(Mixture)은 두 가지 이상의 물질(substance)로 이루어진 물질(material)이다.
균일할 수도 있고, 불균일할 수도 있다.

간단하게 이야기를 해서 일상생활에서 커피를 마신다고 하면, 커피 티(Coffee Tea)가 있고, 물(Water)가 있어야 한다.

그림 6-2) 물과 커피 티의 혼합물 = 물체(냉/온-커피)

[첨부(Attachment)]
coffeeTea.7z

 

바닷물도 하나의 예가 될 수 있다.
물 + 소금 + ?? + 등의 조합으로 이루어져 있다고 본다.


7. 과학적 표기법

 

수학, 물리, 역학 등에서도 공통적으로 사용한다.

과학자들은 측정값(measurement)으로 매우 크거나 매우 작은 수를 사용한다.
지구의 나이란 약 4,500,000,000이다.
이를 간결하게 표현하면, (45억)년 정도로 추정되고 있다라고 표현할 수 있다.

1. 과학적 표기법

예1) 5283을 과학적 표기법으로 작성하라.

   

2. 길이

미터법에서 길이의 표준 단위는 미터(meter, m)이다.

                                              표 2-1. 길이의 미터법 단위

단위

약어

미터 량

지수 량

킬로미터

km

1000 m

미터

m

1 m

데시미터

dm

0.1 m

센티미터

cm

0.01 m

밀리미터

mm

0.001 m

마이크로미터

0.000001 m

나노미터

nm

0.000000001 m

옹스트롬

 0.0000000001 m

예) 215센티미터를 미터로 변환하시오.

3. 질량

다음은 질량에 관한 것이다.

질량(mass)은 그 물체를 이루고 있는 물질의 양으로 정의된다.
무게(Weight)는 그 물체에 대하여 지구의 중력이 작용하는 힘이다.
무게에 관한 대표적인 예로 "만유인력의 법칙"이 있다.

 = 모든 물체는 서로 끌어당기는 힘을 가지고 있는데, 이를 만유인력이라 한다.
 = 그 중에 물체와 지구 사이에 작용하는 힘을 중력이라 하는데, 이 중력이 물체를 끌어당기는 힘의 크기를 무게라 한다.

                             표 3-1. 질량의 미터법 단위

단위

약어

미터 량

지수 량

킬로그램

kg

1000 g

 

그램

g

1 g 

 

데시그램

dg

0.1 g

 

센티그램

cg

0.01 g

 

밀리그램

mg

0.001 g

 

마이크로그램

  

0.000001 g

 



예) 25그램을 밀리그램으로 변환하시오.

 




8. 온도 측정

 

열에너지(thermal energy)는 물질의 작은 입자들의 운동과 관련된 에너지의 형태이다.
존재하는 열에너지의 양에 따라, 주어진 계가 뜨겁다 또는 차갑다라고 말할 수 있다.
온도(temperature)는 열에너지의 세기에 대한 측정으로, 계의 크기에는 관계없이 계가 얼마나 뜨거운지를 나타낸다.
열(Heat)이란 용어는 온도 차이로 인한 에너지의 흐름을 나타낸다.

열은 항상 높은 온도 영역에서 낮은 온도 영역으로 이동한다.

섭씨 도 =

켈빈(절대) =

화씨 도 =

그림 8-1) 화씨, 섭씨, 켈빈 척도

컴퓨터 프로그래머들은 이 식에 대해서 많이 코딩으로 접해봤을 것으로 보인다.

#include<iostream>

using namespace std;

void main()
{
     double fahr, celsius;
     cout << "화씨를 입력하세요\t";

     cin >> fahr;

     celsius = 5.0/9 * (fahr - 32 );
     cout << "섭씨 " << fahr << "은 " << "섭씨 " << celsius << "입니다. \n";

}

컴퓨터 프로그래밍으로는 이런 형태로도 해결할 수가 있다.

실제 관련된 식을 소개한다.




9. 밀도(Density)

 

 

밀도(density, d)는 물질이 차지하는 부피에 대한 물질의 질량비이다. 그것은 단위 부피당 질량이고, 다음 식으로 나타낸다.

mass: 질량
volume: 부피
d(density): 밀도

여러 물질들의 밀도에 관한 자료이다.
https://namu.wiki/w/밀도

 액체와 고체

 기체

 물질

밀도
(g/L, 0℃에서)

 물질

 밀도
 (g/L, 0℃에서)

 목재(미송)

 0.512

 암모니아

 0.771

 에틸 알코올

 0.789

 수소

 0.090

 물

 1.000*

 공기

 1.293*

비중에 관한 식을 소개하고자 한다.



specific gravity(sg, gr): 비중
density(liquid 또는 Solid) : 액체나 고체의 밀도
water density: 물의 밀도


10. 원소

 

원소(element)는 화학적 방법으로는 더 간단한 물질로 나누어질 수 없는 기본적인 물질이다.
원자(atom)란 원소의 가장 작은 입자를 말한다. 또는 화학 반응을 통해 더 쪼갤 수 없는 단위를 말한다. 현대 물리학의 관점에서 볼 때 원자는 원자핵과 전자로 이루어져 있으며, 원자핵은 중성자와 양성자로 구성된다. 또 핵반응을 통해서는 더 작은 단위로 나뉜다.

그림 10-1) Atom(원자)의 구조

10-1) 원소의 이름 및 원소 기호

원소의 이름은 다양한 근원에서 유래되었다. 많은 원소의 이름은 원소의 성질을 묘사하는 초기 그리스어, 라틴어, 독일어의 단어에서 유래되었다.
예를 들면 아이오딘은 "보라색 같은"이라는 의미의 그리스어 iodes에서 온 것이다.

원소 기호 또한 약자를 가지고 있다.
예를 들면, 핸드폰을 폰이라고 줄여서 부르기도 한다. 이런 것처럼 원소 기호 또한 축약어 형태의 원소 기호(Symbol, 읽기: 심볼)을 가진다.

그림 10-2) 표준 주기율표, 위키피디아

이것은 표준 주기율표라고 부른다.
굉장히 많다.

그림 10-2의 주기율표를 바탕으로 화학 원소를 작성하도록 하겠다.

      표 10-1. 원소기호 작성 예

 원자번호

 원소

 기호

 13

 알루미늄

 Al

 14

 규소

 Si

 11

 소듐

 Na

주기율표를 자세히 관찰하면,"금속, 준금속, 비금속"에 관한 것이 있다.

1A

                               

8A

1
H

2A

 

 

 

 금속

 

 

 

 

 

 

3A 

4A

5A

6A

7A

He

3
Li

 4
Be

 

 

 

 준금속

 

 

 

 

 

 

B

C

N

O

F

Ne

11
Na

12
Mg

 

 

 

 비금속

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S

Cl

Ar

19
K

20
Ca

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Se

Br

Kr

 

38
Sr

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Te

I

Xe

 

56
Ba

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Po

At

Rn

 

88
Ra

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Lv

Uus

Uno

                                   
     

 *

58
Ce

59
Pr 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

     

 +

90
Th

91
Pa

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

그림 10-3) 금속, 준금속, 비금속 분류된 주기율표

금속(金屬, metal)은 일반적으로 단단하고 광택이 있으며, 열 전도율과 전기 전도도가 높은 물질을 아우른다.
화학에서는 전이 금속과 전이후 금속을 통틀어 일컫는 표현으로 쓰이나, 간혹 준금속을 금속의 정의에 포함시키는 경우도 있다.
일반적으로 상온에서 고체 상태로 존재하며, 특유의 광택을 띠고 열과 전기를 잘 전달하는 도체로, 연성과 전성을 갖는다.
비금속(nonmetal)은 금속과 달리 광택이 없으며, 상대적으로 녹는점과 밀도가 낮다.
준금속(metalloid)은 몇 가지 원소(붕소, 규소, 저마늄, 비소, 안티모니, 텔루륨, 폴로늄)으로 분류되며, 금속과 비금속의 중간적인 위치로 분류된다.

1A

                               

8A

2A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3A 

4A

5A

6A

7A

 

 

 알

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 알

 카

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 비

 카

 리

 

 

 

 전

 이

 금

 속

 

 

 

 

 

 

 

 할

 활

 리

 토

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 로

 성

 금

 금

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 젠

 기

 속

 속

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 체

그림 10-4) 화학 주기율표, 몇 개의 족은 고유한 이름을 가지고 있다.

화학을 친숙하게 하기 위해서 나름대로 요약하여 작성했습니다.


주기율표에 관한 몇 가지 이야기를 추가적으로 소개하겠다.

족(group)이라는 것이 있다. 족이라는 것은 세로열(column)에 정렬시키는 것이라고 한다.
그림 10-5에 잘 표현하고 있다.

 

 

 

 

 

 

그림 10-5) 족(Group)

예) 금속이 아닌 원소는 무엇인가? (주기율표를 보고 찾으시요.)

= Cl, S

힌트는 그림 10-3와 그림 10-2에 있다.
그림 10-2의 내용을 그림 10-3에 채워넣고 찾아낸다면 찾아낼 수 있다.


11. 이원자 원소

이원자 분자는 정확하게 두 개의 원자로 구성된다.(서로 같거나 또는 다른)
일곱 개의 원소는 이원자 분자(diatomic molecule)로 존재한다.

원소(Atom)

기호

분자식

 국문 읽기

정상 상태

수소

 하이드로젠

무색 기체

질소

 니트로

무색 기체

산소

 옥시젠(Oxygen)

무색 기체

플루오린

 Fluorine
 (플루오린)

연노란색 기체

염소

 찾아보기 바람.

녹황색 기체

브로민

 찾아보기 바람. 

적갈색 액체

아이오딘

 찾아보기 바람.

청흥색 고체

         표 11-1. 이원자 분소로 존재하는 원소(elements that exist as diatomic molecules)

자연계에서 유리된 상태로 발견되든, 실험실에서 제조되든지간에, 이 원소들의 분자는 항상 두 개의 원자로 되어 있다.

11-1. 원소의 분류

원소 기호는 원소를 표기하거나, 원소로 이루어진 분자의 성분비를 나타내거나 화합물의 원소 성분비를 나타내기 위해 사용한다.

그림 11-1) 원소의 분류

[첨부(Attachment)]
typeOfElements.7z


12. 화합물과 화학식

화합물(compound)은 두 가지 이상의 원소가 일정한 질량비로 화학적으로 결합하여 구성된 특정 물질을 말한다.
화합물을 구성하는 각 원소들의 원자들은 정수비로 결합하여, 분수 형태로는 절대로 결합하지 않는다.

화합물에도 종류가 있다.

크게 분자 화합물과 이온 결합 화합물로 나누어진다.

그림 12-1, 화합물

[첨부(Attachment)]
TypeOfcompound.7z

몇 가지 용어를 정리해보고자 한다.

번호

명칭

 설명(Description)

비고(Remarks) 

1

분자(molecule)

 둘 이상의 원자가 결합하여 형성된 전하를 띠지 않은 가장 작은 화합물의 개별단위

 

2

이온(ion)

 양전하 또는 음전하를 띤 원자나 원자단을 말한다.

 

3

양이온(cation)

양전하를 띤 이온

 

4

음이온(anion)

음전하를 띤 이온

 

(예)

 

표기

표기

기호

 

 

읽기

 양이온

- (엔에이 플러스)
- (양이온 소듐)

 음이온

- 플루오린(음이온)
- (음이온 플루오린)

다음은 화학식 읽는 방법에 대해서 소개한다.

그림 12-2. 화학식 읽기 1, 도도(Dodo)

 

 

그림 12-3. 화학식 읽기 2, 도도(Dodo)

그림 12-3. 화학식 읽기 1, 도도(Dodo)

[첨부(Attachment)]
Formula.7z
Formula_expression.7z


13. 자연에서의 물질 성질 그리고 변화

 

 

물질은 크게 두 가지로 인식된다.
물리적 성질(Physical Property)와 화학적 성질(Chemical Property)로 구성된다.

(1) 물리적 성질(Physical Property)는 "조성의 변화 없이 결정될 수 있는 물질의 고유한 특성으로서, 물질의 물리적인 실체와 관련이 있다.
예를 들면, "색깔, 맛, 냄새, 물질의 상태(고체, 액체, 기체), 밀도(Density), 녹는점, 끊는점" 등이 있다.

(2) 화학적 성질(Chemical Property)는 다른 물질과의 반응이나 분해에 의해 새로운 물질을 형성하는 물질의 능력을 말한다.
예를 들면, "연소열, 생성 엔탈피, 독성도, 주어진 환경에서의 화학적 안정성, 가연성, 산화수" 등이 있다.

재료과학에서는 재료적인 성질을 따지기 위해서 화학적 성질을 이야기하기도 한다.

13-1. 변화

물체는 두 가지 변화, 즉 물리적 변화와 화학적 변화를 할 수 있다.
(1) 물리적 변화(Physical Change)는 조성의 변화가 없는 물체의 상태 또는 물리적 성질(크기, 모양, 밀도 등)의 변화이다.

물리적 변화를 실험할 수 있는 대표적인 예로 "선팽창계수"가 있다.

물리(Physical)를 공부하지 않았어도 이해할 수 있도록 소개하겠다.

그림 13-1-1. 선팽창계수 실험의 예, 도도(Dodo)

크게 3가지의 형태로 구분될 수가 있다.
이론적인 계산값과 실험에 의한 실험 계산값은 다소 차이가 있을 수 있다.

[첨부(Attachment)]
change.7z

다음 소개할 것은 화학적인 변화이다.

(2) 화학적 변화는 원래의 물질과 다른 성질과 조성을 가지는 새로운 물질이 형성된다.

[예] 커피 + 물
1. 순수한 물이 있다. (H2O)
2. 커피 티의 커피 가루를 물에 넣는다. (???)
3. 커피 가루를 흔든다. (H2O + ???)

간단하게 이런 게 예가 될 수 있다.
또 대표적인 예로는 "전기분해" 등이 있을 수도 있다.

화학적 변화에서도 물리(Physics)처럼 운동 에너지가 존재한다.


14. 에너지(Energy)

에너지(Energy)란 물체가 일할 수 있는 능력이다.
에너지는 여러 가지 형태로 존재한다.

에너지의 형태에는 크게 몇 가지가 있다.
예를 들면, "기계, 화학, 전기, 열, 핵 복사 또는 빛 에너지" 등이 있다.

물체는 퍼텐션 에너지(Potential Energy, PE)와 운동 에너지(Kinetic Energy, KE)를 가질 수 있다.

 

 

(1) 퍼텐션 에너지(Potential Energy, PE)는 축적된 에너지 또는 대상물이 그것의 상대적인 위치 때문에 지니게 되는 에너지이다.
(2) 운동 에너지(Kinetic Energy, KE)는 물체의 운동에 기인한 에너지이다.

두 가지를 한 번에 예를 들어서 소개하겠다.

놀이동산에 가면 범퍼카가 있다.

그림 14-1. 범퍼카의 정지 상태, 도도(Dodo)

그림 14-1에서 "휘발유, 경유, 전기"를 예를 들었다.
이 밖에도 "수소, 공기 등" 많이 있을 것이다.

그림 14-2. 범퍼카의 움직임, 도도(Dodo)

그림으로서 간단하게 키네틱 에너지와 퍼텐셜 에너지를 소개하였다.

[첨부(Attachment)]
energy.7z

키네틱 에너지와 퍼텐션 에너지에 대한 것은 물리에서도 소개된다.
= 위치 에너지(퍼텐션 에너지), 키네틱 에너지(운동 에너지)


15. 열: 정량적인 측정

(1) 단위(Unit)

에너지에 대한 SI 유도 단위는 주울(joule)이다.
열에너지에 대한 또 다른 단위는 칼로리(Calorie)이다.

그림 15-1. 칼로리와 줄로 표현한 열에 관한 단위

(2) 비열(Specific Heat)
비열은 물질이 1g의 온도를 1℃ 변화시키는데 필요한 열의 양(잃거나 얻은)이다.


(3) 열에 관한 식

-> 비열에 관한 식이다.
= (물질의 질량)(물질의 비열)(온도
) = 열(Heat)

(3-1) 예 - 비열 데이터

물에 대해서 하나 예를 들겠다.
다음의 물질은 물이 20도일 때 측정한 비열이다.

물질

비열(J/g℃)

비열(cal/g℃)

4.184

1.000

열에 관하여 구하고 싶다고 하면 다음과 같이 해결하면 된다.

(3-2) 예 - 온도의 변화

번호

구분

온도

1

변화(전)

0

2

변화(후)

10


[예] - 물 120g이 주어졌다고 하자. 온도를 10도 상승시키는 데 필요한 열은 얼마일까?

 

[흥미로운 계산 방법]

그림 15-1. 스프레드시트를 활용한 계산, 도도(Dodo)

계산을 하는 데 있어서 이런 방법도 존재한다.

[첨부(Attachment)]
calculate.7z

흥미로운 주제: 데이터 처리

[MySQL] SQL을 활용한 "열 - 단위 환산 출력하기", http://yyman.tistory.com/1080, 2018.07.29 16:40




16. 참고자료(Reference)


1. 그림 5-1-2, 소금의 결정 모양,
http://www.seehint.com/word.asp?no=13476, Accessed by 2018-07-23
2. 그림 5-2-1, 폴리카보네이트, 플라스틱 화학 구조 스톡 사진, http://www.thinkstockphotos.co.kr/image/%EC%8A%A4%ED%86%A1-%EC%82%AC%EC%A7%84-polycarbonate-plastic-chemical-structure/533501247, Accessed by 2018-07-23
3. 그림 5-4-1, 헬륨가스(헬륨캔)/저음불가, http://www.edu8282.co.kr/shop/item.php?it_id=1070400327, Accessed by 2018-07-23
4. 그림 5-4-2, https://www.easygastech.com/helium, 접속일자 2018-07-23
5. 그림 5-3-1, Would the real Manneken Pis please stand up?, https://www.telegraph.co.uk/news/worldnews/europe/belgium/11786265/Would-the-real-Manneken-Pis-please-stand-up.html, 접속일자 2018-07-23
6. 지구의 나이, 네이버 백과사전, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1528959&cid=47340&categoryId=47340, 접속일자 2018-07-23
7. 미터법, 네이버 백과사전, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1096660&cid=40942&categoryId=31863, Accessed by 2018-07-23
8. 질량, 네이버 백과사전, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1145065&cid=40942&categoryId=32227, Accessed by 2018-07-23
9. 무게, 네이버 백과사전, https://terms.naver.com/entry.nhn?docId=1094514&cid=40942&categoryId=32298, Accessed by 2018-07-23
10. 미터, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/미터, 접속일자 2018-07-23
11. 질량의 미터법 단위 복습 (g과 kg) (개념 이해하기), 칸 아카데미, https://ko.khanacademy.org/math/cc-fifth-grade-math/cc-5th-measurement-topic/cc-5th-unit-conversion/a/metric-units-of-mass-review, 접속일자 2018-07-23
   
= 인터넷 익스플로러 미지원, 엣지, 파이어폭스, 크롬 지원
12. 원자, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/원자, Accessed by 2018-07-23
13. What Are the Components of the Atomic Structure?, Sciencing, https://sciencing.com/components-atomic-structure-14117.html, 접속일자 2018-07-23
14. 주기율표, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A3%BC%EA%B8%B0%EC%9C%A8%ED%91%9C, Accessed by 2018-07-24
15. 금속, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/금속, Accessed by 2018-07-24
16. 준금속, 위키피디아, https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A4%80%EA%B8%88%EC%86%8D, Accessed by 2018-07-24
17. Heteronuclear, Diatomic Molecule: Definition & Example, https://study.com/academy/lesson/diatomic-molecule-definition-example.html, Accessed by 2018-07-24
18. 표 11-1, diatomic molecule, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Diatomic_molecule, Accessed by 2018-07-24
19. 표 11-1, https://namu.wiki/w/아이오딘, 접속일자 2018-07-24
20. 표 11-1, https://ko.wikipedia.org/wiki/플루오린, 접속일자 2018-07-24
21. 그림 11-1, 원자 그림 , https://kor.pngtree.com/freepng/atomic-orbital-sciences-icon_2607756.html, 접속일자 2018-07-24
22. 그림 11-1, 분자 그림 , https://kor.pngtree.com/freepng/molecular-shape_64244.html, 접속일자 2018-07-24
23. 그림 12-1, 아두이노 강우량 센서 원리와 이용방법 / 강우량 / 빗물 / 우량센서, http://makeshare.org/bbs/board.php?bo_table=arduinosensor&wr_id=49, 접속일자 2018-07-24
24. 그림 12-1, https://chemistry-dictionary.yallascience.com/2017/09/formula-unit-of-nacl-sodium-chloride.html, 접속일자 2018-07-24
25. 물리적 성질, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/물리적 성질, 접속일자 2018-07-29
26. 화학적 성질, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/화학적 성질, 접속일자 2018-07-29
27. 위치 에너지, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/위치 에너지, 접속일자 2018-07-29
28. 퍼텐셜 에너지, 나무위키, https://namu.wiki/w/퍼텐셜 에너지, 접속일자 2018-07-29
29. 운동 에너지, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/운동 에너지, 접속일자 2018-07-29
30. 열, Wikipedia, https://ko.wikipedia.org/wiki/열, 접속일자 2018-07-29
31. 열, 나무위키, https://namu.wiki/w/열, 접속일자 2018-07-29
32. Heat capacity, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Heat_capacity, 접속일자 2018-07-29
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[PC활용] 모니터 해상도 조절하기 - cru 1.4

 

모니터 케이블을 교체하거나 혹은 구형 PC 등을 사용할 때, 종종 해상도가 조절이 되지 않은 경우가 있습니다.

 

 

그림 1) 모니터 해상도 조절

 

예를 들면, 원하는 모니터 해상도가 없을 경우에 사용합니다.

 

초기 사용하는 목적도 있습니다.

 

CRU (Custom Resolution Utility)를 사용하면 .inf 파일을 처리하지 않고 레지스트리에서 EDID 재정의를 직접 생성하여 AMD / ATI 및 NVIDIA GPU 모두에 대해 사용자 정의 해상도를 정의 할 수 있습니다.

= Custom Resolution Utility (CRU) allows custom resolutions to be defined for both AMD/ATI and NVIDIA GPUs by creating EDID overrides directly in the registry without dealing with .inf files.

 


1. 모니터 해상도 조절 프로그램 - 소개

 

 

그림 1-1) cru / 드라이버 만들기

 

Import (이전의 드라이버 불러오기) / Export (드라이버 형태로 추출하기)

 

 

그림 1-2) 제작한 드라이버

 

 

그림 1-3) 제작한 드라이버

 

이런 형태로 드라이버를 제작하여 사용할 수 있습니다.

 

[첨부(Attachment)]

cru-1.4.zip

 


2. 참고자료

 

1. Monitor Tests, https://www.monitortests.com/, Accessed by 2018-07-22

2. CRU (CRU), https://www.monitortests.com/forum/Thread-Custom-Resolution-Utility-CRU, Accessed by 2018-07-22

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[CAD(2D, 3D)] Inventor 2016, CATIA v5 R20 - 파트, 어셈블리

 

번호(Number)

노트(Note) 

언어(Language)

1

 CAD 프로그램으로 대표적인 Autodesk(이하 오토데스크 회사)의 Inventor 2016(이하 인벤터 2016과 Dassault Systems(다썰트 시스템)의 카티아 V5 R20을 소개하고자 합니다.

 

 하나 프로그램만 소개하는 것은 아니고, 흥미로운 주제로 두 프로그램을 하나처럼 사용하는 것을 소개하고자 합니다.

Korean(한글)

코리안

2

 I would like to introduce the Inventor 2016 (Autodesk 2016) of Autodesk (representative of Autodesk) and the Catia V5 R20 of Dassault Systems (CAD system) as a CAD program.

 

 I do not want to introduce one program, but I would like to introduce the use of two programs
 as an interesting topic.

English(영어)

잉글리쉬

 


1) 두 개의 프로그램을 사용하는 예(An example of using two programs)

 

번호

(Number)

노트(Note)

언어(Language)

1

 프로그램을 두 개 이상을 사용하는 예입니다.
 어떤 사용자는 카티아라는 프로그램에 무척 숙달되어 있습니다.
 어떤 사용자는 인벤터에 숙달되어 있습니다.

 그런데 작성해야 할 목표는 하나입니다. 그림 1-1에 잘 표현하고 있습니다.

 Korean(한글)

코리안

2

 An example of using two or more programs.
 Some users are very proficient in the program called Catia.
 Some users are proficient in inventor 2016.
 But one goal is to write. It is well represented in Figure 1-1.

 English(영어)

잉글리쉬

 

 

 

그림 1-1) 두 개의 프로그램을 사용하는 예

 

아래의 그림은 기능의 측면에서 사용하는 예입니다. 예를 들면, 카티아에는 없는 기능이 인벤터에는 존재할 수도 있습니다.

이러한 측면에서도 사용될 수 있습니다.

= The figure below is an example of function usage. For example, a function that does not exist in Catia may exist in the Inventor.
  It can also be used in this respect.

 

그림 1-2) 두 개의 프로그램을 사용하는 예

 

그림에 관한 것입니다.

 

introduce.7z

 

 


2) 인벤터로 도면 그리기

 

도면 그리는 부분에 대해서 소개합니다.

 

 

Figure 1-1) 인벤터로 그리기

 

영어단어를 소개합니다.

= Introduce English words.

 

번호

(Number)

단어명

(Word)

국문 읽기(Korean)

뜻(Means)

1

Figure

 피겨

그림, 인물상, 표상, 숫자, 인물

 

 

 

 

 

이런 단어가 있습니다.

= There is such a word.

   (대어 이스 서치 어 워드.)

 

 

Figure 1-2) 돌출(Extrude)

 

 

Figure 1-3) Autodesk Inventor 작업 진행중

 

 

Figure 1-4) 작업 모습

 

 

Figure 1-5) 작업 모습

 

 

Figure 1-6) 작업 모습

 

 

Figure 1-7) 작업 모습(홀 부위 만들기)

 

 번호

(Number)

 언어

(Language)

설명(Description) 

 1

한글(Korean)

 다듬질을 안 한 상태 또는 모깎기(Chamfer)를 진행하지 않은 상태에서 작업하면 어떻게 되는지 잠깐 언급합니다.

 실제로 공작물 형태로 작업할 때 형상물을 맨손으로 만지면 다칠 수 있습니다.

 실제 가공(Manufacturing)을 진행할 경우까지도 설계자는 고려해야 합니다.

 

 물론 지금 작업에서는 이러한 부분에 대해서는 소개하지 않습니다.

 2

영어(English)

 Just mention what happens if you work without finishing or chamfering.
 When you actually work in the form of a workpiece, you can get hurt by touching it with your bare hands.
 The designer must consider it, even as it goes into actual manufacturing.
 

 Of course, I will not introduce these parts in the current task.

 

 

 

Figure 1-8) 작업 모습(홀 부위 만들기)

 

 

 

Figure 1-9) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 차집합(Subtract)

 

 

Figure 1-10) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 대칭(Symmetry)

 

영어 단어를 소개합니다.

 

번호

(Number)

언어

(Language)

단어(Words)

국문 읽기

 한글 뜻(Korean)

1

영어(English)

 Symmetry

시멘트리

(시멘뜨리이)

 대칭

2

 

 

 

 

 

 

 

Figure 1-11) 작업 모습(홀 부위 만들기) / 대칭(Symmetry)

 

 

 

Figure 1-12) 완성된 도면

 


2. 카티아와 인벤터 파일의 확장자(Extensions of Catia and Inventor files)

 

카티아와 인벤터 파일의 확장자에 관해서 정리하였습니다.

 

 

Figure 2-1) Extension to CATIA v5 R20

 

 

Figure 2) Extension to Inventor 2016

 

정리한 파일은 아래에 첨부합니다.

= Attached files are attached below.

 

Extension(CATIAv5).7z

Inventor(Extension).7z

 

 

 

 

영어 단어를 몇 가지 소개합니다.

 

번호

(Number)

언어

(Language)

 단어

(Word)

뜻(Mean)

한글 읽기

1

English(영어)

-> Korean(한글)

Extension

확장, 확장자

 익스텐션

2

English(영어)

-> Korean(한글)

to

로부터~, 으로, 로 등. 

 

 


3. 인벤터 파일 카티아로 변환하기(Convert the Inventor file to Catia)

 

영어 단어를 몇 가지 소개합니다.

 

번호

(Number)

언어

(Language)

 단어

(Word)

뜻(Mean)

한글 읽기

1

English(영어)

-> Korean(한글)

Convert

변환하다.

컨버트

2

English(영어)

-> Korean(한글)

the inventor file

인벤터 파일

더 인벤터 파일

3

English(영어)

-> Korean(한글)

CATIA

카티아

카티아

 

 

Figure 3-1) Conversion the Inventer to CATIA Files

 

 

그림 3-2) CATIA 파일로 불러들인 인벤터 파일

 

번호

설명(Description) 

언어(Language) 

1

 CATIA 파일로 불러들인 인벤터 파일입니다.

 Specification Tree(세부사항 트리)를 살펴보면, 인벤터에서 작업한 것과는 달리 부품별 내용이 나오지 않고,

 솔리드 2로 출력되는 것을 확인할 수 있습니다. 

한글(Korean)

2

 It is an Inventor file imported into a CATIA file.
 If you look at the Specification Tree, you can see that it is output as Solid 2 instead of part-specific 

 content as you did in Inventor.

영어(English)

 

Table 3-1. Specifiation Tree 비교(Inventor 2016, CATIA v5 R20)
Table 3-1. Specifiation Tree Comparison (Inventor 2016, CATIA v5 R20)

 

 

 

영어 단어를 몇 가지 소개합니다.

 

번호

(Number)

언어

(Language)

 단어

(Word)

뜻(Mean)

한글 읽기

1

English(영어)

-> Korean(한글)

Specification

명세서, 사양

스패씨피케이션

2

English(영어)

-> Korean(한글)

Tree

나무

트리

3

English(영어)

-> Korean(한글)

Import

중요

임폴트.

임폴~올~트

4

English(영어)

-> Korean(한글)

instead of

대신에

인스테드 오브

인스테드 옵~

5

English(영어)

-> Korean(한글)

instead

대신

인스테드

6

English(영어)

-> Korean(한글)

part-specific

부분 특정

(특정-부분)

파트-스패시픽

팔트-스패시픽

7

 English(영어)

-> Korean(한글)

you did in Inventor. 

 당신은 Inventor에서

했습니다.

유 디드 인 인베터

유 디드인 (소리 낮게 인)벤터

 


4. 카티아(CATIA) 소개 / Introduce to CATIA

 

나는 프로그램 CATIA를 설명한다.

I explain that Program CATIA.

 

카티아는 설계 프로그램 중 하나이다.

스케치를 사용할 때 주의할 점은 제약조건(Constraint)가 설정되지 않은 그리기는 Pad(패드) 등의 기능에서 문제가 발생한다.

CATIA is one of Design Program.
The drawback of using sketch is that the drawing without Constraint will cause problems with Pad (Pad) and other functions.

 

 

Figure 4-1) Design the CATIA (디자인 더 카티아)

 

 

Figure 4-2) Design the CATIA (디자인 더 카티아)

 

 

Figure 4-3) 카티아에서 Pad 사용하기 (Using the PAD with CATIA)

 

 

Figure 4-4) Design the CATIA

 

Figure 4-5) Design the CATIA

 

카티아를 사용하면서 느낀 소감은 삼투상도 표현에 있어서 축을 잘 조정해야 하는 것이다.

The impression I felt while using Catia is that I need to adjust the axis well in the expression of the osmotic phase.

 


5. 작성한 카티아 파일 -> 인벤터로 불러오기 (조립도 구현하기)

      Import created Catia file -> Import into Inventor (also implement assembly)

 

먼저 소개할 내용은 CATIA 파일을 인벤터로 불러오는 것이다.

= The first thing to do is to import the CATIA file into the Inventor.

 

5-1. 파트1.ipt

 

 

Fig 5-1-1) Part1.CATPart 파일, 인벤터로 불러오기

 

 

Fig 5-1-2) 인벤터로 불러온 카티아 파일

 

Fig 5-1-2의 특이점은 그림 3-2처럼 솔리드로 굳어져서 열렸다는 점이다.

 

Fig 5-1-3) 인벤터 파일로 저장하기

 

 

5-2. 조립도 만들기

 

 

Fig 5-2-1) 조립품 작성하기, 인벤터 2016

 

 

Fig 5-2-2) iLogic 구성요소 배치, 인벤터 2016

 

iLogic 구성요소 배치를 클릭한다.

부품 파일 작성했을 때와 차이점은 먼저 저장을 해야하는 것이다.

= Click Place iLogic Component.
= The difference with the part file is that you have to save it first.

 

 

Fig 5-2-3) Error "iLogic component"

 

 

Fig 5-2-4) Inventor에서 iam 파일 저장하기(조립품)

 

 

Fig 5-2-5) iLogic 구성요소 배치 클릭하여 "본체.ipt" 불러오기

 

 

Fig 5-2-6) iLogic 구성요소 배치 클릭하여 "본체.ipt" 불러오기

 

 

Fig 5-2-7) 정면도로 조립도 내에 작성된 부품1.ipt

 

 

Fig 5-2-8) Part1.ipt 불러오기, 인벤터

 

 

Fig 5-2-9) 본체에 부품을 부착하는 예

 

 

Fig 5-2-10) 본체에 부품을 부착하는 예

 

 

Fig 5-2-11) 본체에 부품을 부착하는 예

 

 

Fig 5-2-11) 구속조건 배치 클릭하기, 인벤터

 

Fig 5-2-11은 구속조건의 첫 번째 부위를 선택한 것이다.

파란색 선색은 클릭이 되어져있다.

 

 

Fig 5-2-12) 본체에 부품을 부착하는 예

 

Fig 5-2-12은 구속조건의 두 번째 부위를 선택한 것이다.

 

 

Fig 5-2-13) 구속조건이 설정된 상태, 인벤터

 

 

Fig 5-2-14) 인벤터의 모형창

 

Fig 5-2-14에 관계를 클릭하면, "메이트:1"이 있다.

앞서 구속조건을 설정한 것이 담겨져 있다.

아래의 그림은 본체에 위치를 잡아서 배치하는 장면이다.

 

Fig 5-2-15) 인벤터의 조립품, 조건배치

 


6. 맺는말

 

작업한 도면은 아래에 있다.

 

[Attach]

design_exercise.7z

 

Table 6-1,  영어 단어

 

번호

언어(Language) 

단어(Words) 

뜻(Means)

국문 읽기

비고(Remarks)

1

영어(English->Korean)

 Attach

 붙이다.

어태치

 

2

영어(English->Korean)

Fig

(축약어: Figure)

그림

피그

 

3

영어(English->Korean)

Conversion

변환

컨버젼

 

4

영어(English->Korean)

Component

구성 요소

컴퍼넌트

 

5

영어(English->Korean)

did

1. 하다
2. 만들다
3. (완료형 또는 수동태)

…을 마무리짓다
4. 일을 하다
5. (완료형) (일·행동 등을)

마치다 

디드.

 

6

영어(English->Korean)

 The drawback of using sketch

스케치 사용의 단점은

디 드로우백 옵 유징 스케치 

 

7

영어(English->Korean)

 drawback

1. 결점 2. 단점 3.결함

 드로우백

 

8

영어(English->Korean)

 of

1. …의

2. …으로부터

3. …을

옵의, 옵

 

9

영어(English->Korean)

using sketch

스케치 사용

유징 스케치

 

10

영어(English->Korean)

contraint

제약 조건,

구속 조건

컨스트레인트

컨스트레윈드

 

11

영어(English->Korean)

part

1.부분

2.일부

3.지역

4.부품

5.일환

파트

 

a part of 

(부분의)

-> 어 파트 옵의

12

영어(English->Korean)

Assembly

1. 조립

2. (저급 프로그래밍 언어)
어셈블리

3. 국회

4. 집회

5. 의회

5. 입법부

어셈블리

1. 어셈블리

매우 저급한
프로그래밍 언어이나
기계가 이해하기에는
현재에도 좋음. 

 

C000 B01 D011

이런 형태로
된 언어가 있음.

 

2. 조립도

(제도에서 나옴.)

13

영어(English->Korean)

proficient

능숙한

프로피쉬언트

 

14

영어(English->Korean)

topic

1. 주제

2. 화제

3. 토픽

4. 관심

5. 의제

토픽

 

 

 

 

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[PC활용] CFD(계산유체역학) - FreeCAD 0.18, BlueCFD 2017-2, cfMesh (MS 윈도우)

 

CAD(2D/3D) 프로그램인 FreeCAD 0.18와 계산유체역학 프로그램 중 하나인 BlueCFD와 재질 등의 처리에서 사용되는 cfMesh에 대해서 소개하려고 한다.

 

FreeCAD는 dwg에 대해서는 열기 기능을 완벽하게는 지원하지 않는다. (2D)

단, STP 등의 3D에 대해서는 지원한다.

 

FreeCAD로 수행할 수 있는 작업에는 FEM, CFD(계산유체역학 / 또는 전산유체역학) 등의 시뮬레이션 또한 수행할 수 있다.

호환이 잘 되는 소프트웨어로는 BlueCFD 프로젝트가 있다.

 

BlueCFD 프로젝트는 윈도우 기반에서 FreeCAD로 작업을 수행할 경우에 사용할 수 있다.

물론 리눅스 기반에서의 환경은 지원한다.

 


1. BlueCFD에 사용되는 몇 가지 프로젝트에 관한 것

 

OpenFoam 프로젝트는 이름이 같은 프로젝트가 두 개 있다.

 

표1-1. OpenFoam 프로젝트

 

프로젝트

기술(Description)

프로그램 버전(Program Version)

링크(Link)

 OpenFoam

 OpenFoam.com에서 운영하는 OpenFoam 프로젝트

- 기업 등의 연합으로 운영됨. GNU/GPL

29/06/2018: OpenFOAM v1806

31/12/2017: OpenFOAM v1712

30/06/2017: OpenFOAM v1706

23/12/2016: OpenFOAM v1612+

30/06/2016: OpenFOAM v1606+

13/01/2016: OpenFOAM v3.0+

20/11/2015: OpenFOAM 3.0.0

14/11/2015: OpenFOAM 2.4.0

10/12/2014: OpenFOAM 2.3.1

17/02/2014: OpenFOAM 2.3.0

14/10/2013: OpenFOAM 2.2.2

11/07/2013: OpenFOAM 2.2.1

06/03/2013: OpenFOAM 2.2.0

31/05/2012: OpenFOAM 2.1.1

19/12/2011: OpenFOAM 2.1.0

16/06/2011: OpenFOAM 2.0.0

26/08/2010: OpenFOAM 1.7.1

25/06/2010: OpenFOAM 1.7.0

28/07/2009: OpenFOAM 1.6

14/07/2008: OpenFOAM 1.5

03/08/2007: OpenFOAM 1.4.1

11/04/2007: OpenFOAM 1.4

29/03/2006: OpenFOAM 1.3

22/08/2005: OpenFOAM 1.2

11/03/2005: OpenFOAM 1.1

 http://www.openfoam.com

 OpenFoam

OpenFoam.org에서 운영하는 OpenFoam 프로젝트

- 재단의 성격으로 운영됨.

10th July 2018, OpenFOAM 6

26th July 2017, OpenFOAM 5.0

13th October 2016, OpenFOAM 4.1

28th June 2016, OpenFOAM 4.0

15th December 2015, OpenFOAM 3.0.1

3rd November 2015, OpenFOAM 3.0.0

22nd May 2015, OpenFOAM 2.4.0

10th December 2014, OpenFOAM 2.3.1

17th February 2014, OpenFOAM 2.3.0

14th October 2013, OpenFOAM 2.2.2

11th July 2013, OpenFOAM 2.2.1

6th March 2013, OpenFOAM 2.2.0

31st May 2012, OpenFOAM 2.1.1

19th December 2011, OpenFOAM 2.1.0

4th August 2011, OpenFOAM 2.0.1

16th June 2011, OpenFOAM 2.0.0

26th August 2010, OpenFOAM 1.7.1

25th June 2010, OpenFOAM 1.7.0

28th July 2009, OpenFOAM 1.6

14th July 2008, OpenFOAM 1.5

3rd August 2007, OpenFOAM 1.4.1

11th April 2007, OpenFOAM 1.4

29th March 2006, OpenFOAM 1.3

22nd August 2005, OpenFOAM 1.2

11th March 2005, OpenFOAM 1.1

12th January 2005, OpenFOAM 1.0.2

10th December 2004, OpenFOAM 1.0

 http://www.openfoam.org

 

영어 단어를 소개하겠다.

 

                표1-2. 영어 단어 - 월 읽기

 

번호

월-Month (영어)

한글(Korean)

1

January (제뉴어리)

 1월

2

Feburary (페이브러리)

 2월

3

March (마취)

 3월

4

April (에이프리)

 4월

5

May (메이)

 5월

6

June (준)

6월

7

July (줄라이)

7월

8

August (어거스트)

8월

9

September (세템버)

9월

10

October (악토버)

10월

11

November (노벰버)

11월

12

December (디셈버)

12월

 

                                        표1-3. blueCFD-Core 프로젝트

 

번호

프로젝트

프로그램 버전(Program Version)

기술(Description)

1

blueCFD-Core

(이하 blueCFD)

blueCFD-Core 2017-2,
27 February 2018

◾CMake 3.9.2
◾GCC 7.2.0
◾GDB 8.0.1
◾Git 2.14.1
◾Meld 3.16.4
◾Python 2.7.14
◾Python 3.6.2
◾Gnuplot 5.2.0-3 (updated)
◾Evince 3.26.0
◾Ghostcript 9.21
◦Notepad2 4.2.25

◦ParaView 5.4.1, 64-bit, built with the options:

  - Qt5, OpenGL2, MPI.
◦MS-MPI 7.1

◦MS-MPI 8.1

2

 

blueCFD-Core

(이하 blueCFD)

blueCFD-Core 2017-1,

3 November 2017

◾CMake 3.9.2
◾GCC 7.2.0
◾GDB 8.0.1
◾Git 2.14.1
◾Meld 3.16.4
◾Python 2.7.14
◾Python 3.6.2
◾Gnuplot 5.2.0-1

◾MSys2

◦ParaView 5.4.1, 64-bit,

  - Qt5, OpenGL2, MPI.
◦MS-MPI 7.1

◦MS-MPI 8.1(7.1 대체로 사용가능)

3

blueCFD-Core

(이하 blueCFD)

blueCFD-Core 2016-2,

27 September 2017

◾CMake 3.4.1
◾GCC 5.3.0
◾GDB 7.11
◾Git 2.7.2
◾Meld 3.15.1
◾Python 2.7.11
◾Python 3.5.0

◾MSys2

◦gnuplot 5.0.4

◦Notepad2 4.2.25

◦ParaView 5.1.2, 64-bit,

 - Qt4, OpenGL2, MPI.

◦MS-MPI 7.1

4

blueCFD-Core

(이하 blueCFD)

blueCFD-Core 2016-1,

11 August 2016

◾CMake 3.4.1
◾GCC 5.3.0
◾GDB 7.11
◾Git 2.7.2
◾Meld 3.15.1
◾Python 2.7.11
◾Python 3.5.0
◾MSys2

◦gnuplot 5.0.4

◦Notepad2 4.2.25

◦ParaView 5.1.2, 64-bit,

  - Qt4, OpenGL2, MPI.

◦MS-MPI 7.1

5

blueCFD

Release Notes for blueCFD:

blueCFD 2.3-1 - 2014.03.31
blueCFD 2.1-2 - 2013.02.11
blueCFD 2.1-1 - 2012.02.27
blueCFD 2.0-3 - 2013.04.03
blueCFD 2.0-2 - 2012.02.27
blueCFD 2.0-1 - 2011.12.15
blueCFD 1.7-2 - 2010.11.10
blueCFD 1.7-1 - 2010.08.16
blueCFD 1.6-2 - 2010.01.15
blueCFD 1.6-1 - 2009.11.11

 

6

blueCFD

Release Notes for blueCFD

ThirdParty:

blueCFD ThirdParty 2.1-2 - 2013.02.11
blueCFD ThirdParty 2.1-1 - 2012.02.27
blueCFD ThirdParty 2.0-3 - 2013.04.03
blueCFD ThirdParty 2.0-2 - 2012.02.27
blueCFD ThirdParty 2.0-1 - 2011.12.15

 

 

ThirdParty: 3자(함축의미: 관계)

Release Notes: 출시 기록

 

                                          표1-4. cfMesh 프로젝트

 

 번호

프로젝트

 프로그램 버전(Program Version)

 기술(Description)

 1

 cfMesh

v1.1.2 / 2016-10-11

v1.1.1 / 2015-09-18

v1.1 / 2015-06-15

v1.0.1 / 2015-03-09

v1.0 / 2014-07-02

 https://sourceforge.net/projects/cfmesh/?source=directory

 2

 cfMesh-CfdOF

cfMesh-CfdOF(cfmesh-cfdof.zip) / 2018-07-04

 https://sourceforge.net/projects/cfmesh-cfdof/files/latest/download?source=files

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

                                    표1-5. FreeCAD 프로젝트

 

 번호

프로젝트

Version

Release date

기술(Description)

1

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.0.1

29-Oct-02

Initial Upload
--> The birth of FreeCAD

2

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.1

27-Jan-03

3

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.2

09-Aug-05

4

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.3

31-Oct-05

5

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.4

15-Jan-06

6

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.5

05-Oct-06

7

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.6

27-Feb-07

8

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.7

24-Apr-09

9

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.8

10-Jul-09

10

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.9

16-Jan-10

11

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.10

24-Jul-10

12

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.11

03-May-11

 

13

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.12

20-Nov-11

 

14

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.13

29-Jan-13

 

15

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.14

01-Jul-14

LGPL+v2로 라이센스

변경

16

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.15

08-Apr-15

 

17

FreeCAD

Old version, no longer supported:0.16

18-Apr-16

 

18

FreeCAD

Current stable version:0.17

06-Apr-18

 

19

FreeCAD

Future release:0.18

Current Developer Release

 


2. BlueCFD 설치하기

 

 

그림 2-1) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 진행

 

 

그림 2-2) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 진행

 

 

그림 2-3) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 약관

 

 

그림 2-4) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 경로 설정

 

 

그림 2-5) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 옵션

 

-> Full Installation

-> Custom installation

 

두 종류로 구성된다.

 

 

그림 2-6) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 시작메뉴 폴더명 지정

 

 

 

그림 2-7) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 후 추가 작업 선택하기

 

 

그림 2-7) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치할 내용 점검

 

 

그림 2-8) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 마법사 진행

 

 

그림 2-9) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치

 

 

그림 2-10) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치

 

 

그림 2-11) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치

 

 

그림 2-12) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치

 

 

그림 2-13) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치

 

 

그림 2-14) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - MS MPI (7.1.12437.25) 설치 완료

 

 

그림 2-15) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 진행

 

 

그림 2-16) BlueCFD-Core / Windows 7 64bit - 설치 완료

 

 

그림 2-17) BlueCFD Project 홈페이지 - User Guide

 

그림 2-18) BlueCFD-Core 2017 - 설치된 모습 1

 

 

그림 2-19) BlueCFD-Core 2017 - 설치된 모습 2

 

 

그림 2-20) BlueCFD-Core 2017 - 실제 설치 소요 용량 (5.04GB / 5,413,113,856 Byte)

 

한 가지 알아야 할 것은 저장 크기에 대한 단위이다.

 

 

 

 

그림 2-21) blueCFD-Core 2017 / Readme.txt

 

Gnu/GPL 라이센스를 가지고 있다고 되어있다.

 

 

 

그림 2-22) BlueCFD-Core 2017 - Download

 

BlueCFD-Core 2017을 다운 받을 수 있는 곳이다.

소스코드도 배포하고 있다.

 


3. FreeCAD(소개와 설치)

 

FreeCAD라고 해서 오해하면 안 되는 게 CAD(캐드)라고 하면 무조건 OO캐드(이하 "OOOOCAD")를 생각하면 절대 안 된다.

여러 종류의 소프트웨어가 존재한다. 3D Modeler(이하 3D 모델러)도 존재한다.

 

 

그림 3-1) FreeCAD - Official Site

 

 한글(Korean) 

 환영! (Welcome)
 

 FreeCAD는 기본적으로 모든 크기의 실제 개체를 디자인하기 위해 만들어진 파라 메트릭 3D 모델러이다.

 파라 메트릭 모델링을 사용하면 모델 기록으로 돌아가서 매개 변수를 변경하여 설계를 쉽게 수정할 수 있다.

 FreeCAD는 오픈 소스이며 사용자 정의가 가능하고 스크립팅 가능하며 확장 가능하다.

 FreeCAD는 멀티 폼 (Windows, Mac 및 Linux)이며 STEP, IGES, STL, SVG, DXF, OBJ, IFC, DAE 및 기타 여러 파일 형식을 읽고 쓴다.

 FreeCAD를 사용하는 사람은 누구입니까? 몇 가지 사용자 사례 :

 가정 사용자 / 애호가: 빌드하거나 빌드했거나 3D로 인쇄하고 싶은 프로젝트가 있습니까? 모델을 FreeCAD로 모델링해라.
                                 - 
이전의 CAD 경험이 필요하지 않는다. 우리 지역 사회는 당신이 신속하게 그것을 걸 수 있도록 도와 줄 것이다!

 숙련된 CAD 사용자: 직장에서 상용 CAD 또는 BIM 모델링 소프트웨어를 사용하면 FreeCAD의 많은 작업 벤치에서 유사한 도구와 워크 플로우를
                               찾을 수 있다.

 프로그래머: FreeCAD의 거의 모든 기능은 Python에서 액세스 할 수 있습니다. FreeCAD의 기능을 쉽게 확장하고, 스크립트로 자동화하거나,
                   자체 모듈을 만들거나, FreeCAD를 자신의 응용 프로그램에 내장(임베디드) 할 수 있다.

 교육자: 라이센스 구매에 대한 걱정없이 자유 소프트웨어를 학생들에게 가르쳐줘라. 
             
그들은 집에서 동일한 버전을 설치하고 학교를 그만두고 계속 사용할 수 있다.

 영어(English)

 Welcome!

 

 FreeCAD is a parametric 3D modeler made primarily to design real-life objects of any size.

 Parametric modeling allows you to easily modify your design by going back into your model history and changing its parameters.

 FreeCAD is open-source and highly customizable, scriptable and extensible.

 FreeCAD is multiplatfom (Windows, Mac and Linux), and reads and writes many open file formats such as

 STEP, IGES, STL, SVG, DXF, OBJ, IFC, DAE and many others.

 

 Who is FreeCAD for? A couple of user cases:

 

 The home user/hobbyist: Got yourself a project you want to build, have built, or 3D printed? Model it in FreeCAD.

 No previous CAD experience required. Our community will help you get the hang of it quickly!

 The experienced CAD user. If you use commercial CAD or BIM modeling software at work, you will find similar tools and workflow among the many 

 workbenches of FreeCAD.

 

 The programmer: Almost all of FreeCAD's functionality is accessible to Python.

                             You can easily extend FreeCAD's functionality, automatize it with scripts, build your own modules or even embed FreeCAD

                             in your own application.

 The educator: Teach your students a free software with no worry about license purchase.

                         They can install the same version at home and continue using it after leaving school.

 

 

그림 3-2) FreeCAD - Download Site

 

FreeCAD는 크게 3가지 버전으로 제공된다.

= Windows(윈도우) 32bit, 64bit(비트), Mac(맥) 64bit, AppImage (Linux) 64bit (앱이미지 (리눅스))

 

 


3. FreeCAD 환경설정 / 부가기능 추가하기

 

 

그림 3-1) 도구(T)-> Addon manager

 

 

그림 3-2) cfdOf - Addon manager

 

 

그림 3-3) 편집(E)->환경설정(P) / FreeCAD 0.18

 

 

그림 3-4) OpenFoam-5.x 경로 설정

 

 

그림 3-5) CFD / cfMesh 다운 받았던 파일의 설치 경로 지정 또는 Install cfMesh 클릭하기

 

cfMesh는 GUI 인터페이스 창에서는 설치가 다 된 것처럼 보일 수 있겠으나 실제로는 1시간~2시간 정도 설치 시간이 소요된다.

 

 

영상 3-1) cfMesh - FreeCAD with cfdOf

 

 

그림 3-6) Run-dependency checker 클릭 결과

 


4. 실습 - Computational Fluid Dynamics(CFD)

 

본격적인 CFD 실습을 진행하도록 하겠다.

 

 

그림 4-1) OpenSim / Tutorials 홈페이지

 

OpenSim에서 Elbow (CFD Tutorial 1)을 클릭한다.

 

 

그림 4-2) CFD Workbench (최소 요구사항)

 

윈도우와 리눅스 기종을 요구한다.

윈도우에서는 blueCFD에 OpenFoam이 빌드된 것을 요구하고 있다.

 

리눅스에서 사용되는 프로그램도 물론 Windows에서도 최근에는 지원한다.

 

 

그림 4-3) Sketch, FreeCAD

 

해당 설명서를 보고 도면을 작성했다.

그림 4-4까지 진행 완료한 도면이다.

 

아래에 첨부하였다.

 

Elbow.7z

 

 

 

그림 4-4) Pad the Sketch, FreeCAD

 

그림 4-4를 살펴봤을 때, 윈도우 환경에서 진행한 실험 영상은 아닌 것으로 보인다.

 

 

그림 4-5) Flow Process - Creating the mesh

 

그림 4-5에서는 CFD Mesh by GMSH라는 창에서 Mesh를 진행하고 있다.

최근 버전에서는 화면 인터페이스가 차이가 있다.

 

작업한 파일이다. 참고하면 된다.

Elbow-AdvancedCFD.7z

 

 

그림 4-6) 시연한 cfMesh, snappyHexMesh, gmsh

gmsh의 경우에는 윈도우 Kernel.dll과 충돌하는 현상이 발생한다.

 

 

그림 4-7) 충돌 발생한 gmsh, FreeCAD

 

 

 

 


5. 시연

 

아래의 영상은 도도가 직접 외국의 영상을 참고하여 시연한 영상이다.

 

 

영상 5-1) FreeCAD 0.18, BlueCFD와 cfMesh 시연하기

 

참고 링크이다.

https://www.reddit.com/r/OpenFOAM/comments/7wcf20/freecad_fem_openfoam_cfd_workbench_video_tutorial/

 

시연에서 문제가 있다면, 버전의 차이점이 있을 수 있다.

외국 영상에서 사용된 BlueCFD 버전 등 차이가 있을 수 있으니 참고 바란다.

 

이 영상이 사소한 것 같지만, 무척 중요한 것을 소개하고 있다.

 


6. 결론(Conclusion)

 

윈도우 기반에서 동작하기 위해서는 아직까지는 난재들이 존재한다고 볼 수 있다.

Oracle VirtualBox(GNU/GPL) 또는 WIndows 8, 10에서 지원하는 Virtual PC 등을 활용하여 리눅스를 구동한 후에 진행한다면 시도해볼만한 가치가 있다고
보여진다.

 

앞서 OpenFoam 실습 영상(영상 5-1)을 자세히 보면, Core에 관한 사항이 등장한다.

코어 갯수라는 것은 아래의 그림에서 간단하게 소개할 수 있다.

 

 

그림 6-1) 프로세서의 논리적 또는 물리적 갯수

 

실제 i5-3230M 기종의 경우에는 물리적 CPU는 1개이다.

단, 논리적인 CPU는 4개이다.

 

#include < stdio.h >

 

int main(){

 

    return 0;

}

 

그림 6-2) 슈도코드 / C언어

 

이러한 코드로 프로그래밍을 작성한다면, 실제 존재하는 프로세서의 자원을 다 사용할 수가 없다.

논리적인 CPU 1개를 점유하여 사용하는 꼴 밖에 되지 않는다.

 

내가 왜 FreeCAD와 BlueCFD를 이 코너에 소개하는 이유가 있다.

 

 

그림 6-3) 그림 4-5에서 설계한 Elbow - 예

 

그림 6-3처럼 Elbow를 설계했다고 하자. 이 물체에는 공기(Air), 물(Water), 가스(Gas) 등의 기체, 액체가 유입될 수가 있다.

물론 가스(Gas)는 기체에 해당된다. 물은 액체에 해당된다.

 

 

그림 6-4) 그림 6-3에 물을 호수로 발사한 그림

 

그림 6-4는 물을 발사한 그림이다.

아래의 그림처럼 물은 초당 ?Pa로 elbow 객체에 액체를 주입하게 될 것이다.

 

그림 6-5) Elbow에 물을 초당 발사하는 경우

 

 

그림 6-6) 경계값을 설정하며, 물이 넘치지 않도록 막은 경우

 

그림 6-5와 그림 6-6은 물이 실제로 유입되고 있는 모습이다.

 

 

그림 6-7) 물이 다 주입된 상태

 

그림 6-8) 물이 넘쳐도 계속 물을 주입하고 있는 상태 (? Pa/s의 값은 일정함)

 

나는 "시뮬레이션" 프로그램을 다룰 수 있으면 현상을 체험하거나 관찰하는데 매우 큰 도움이 된다고 주장한다.

데이터를 물론 직접 수동으로 식을 수립하여 수동으로 구할 수도 있지만, 계산에 있어서 한계가 있다.

 

개선된 식 등이 있을 수가 있고, 여러 문제가 있을 수 있다.

물론 이러한 시뮬레이션 프로그램을 돌리면서 사람에 의한 계통오차 등을 줄일 수 있다.

흥미로운 주제라고 여겨져서 작성하게 되었다.

 


7. 실습 2 - 인벤터를 활용한 FreeCAD with BlueCFD, cfMesh

 

 

영상7-1) 실습 - FreeCAD with BlueCFD, cfMesh

 

Mesh의 수치 범위를 재조정하여 진행하니 동작은 하는데, 수치 그래프가 출력되지 않았다.

에러 없이 출력되었으며, 해석까지 진행하였다.

 

아래의 첨부 자료는 도출(Extrude 또는 Pad)의 값을 달리한 실습을 진행하였다.

 

1mm로 진행한 Elbow와, 1000 mm로 도면을 각각 두 가지로 진행하였다.

진행하면서 얻어낸 실습물은 다음과 같다.

 

FreeCAD 0.18에서 cfMesh를 진행할 때 Base Elements의 값에서 상관관계가 있음을 확인할 수 있었다.

 

1mm로 작업한 도면으로 Base Elements를 0에 두고 Mesh를 산출하였을 때 이상적인 수치로 1.6 정도가 나왔으나 계산이 되지 않아서 Mesh 처리된 그래픽 결과물을 도출할 수 없었다. 0.6으로 수정하여 진행하였더니 Mesh 계산값이 반영된 그래픽 결과물을 얻어낼 수 있었다.

 

1000mm로 작업한 도면으로 Base Elements를 0에 두고 Mesh를 산출하였는데 이상적인 수치로 20 (mm) 정도가 나왔다. 19, 18, 17, 16, ...., 11 mm까지 계산을 진행하였지만, 그래픽 도출을 할 수 없었다. 10mm로 두고 진행하였더니 Mesh 계산 값이 반영된 그래픽 결과물을 얻어낼 수 있었다.

 

Elbow.7z

 

출력에 대한 것이다.

OpenFoam으로 그래프 도출을 시도하였는데 되지 않았다. Ux, Uy, Uz값에 문제가 있는지 확인 등을 하였다.

opensimsa/cfd/elbow 프로젝트의 설명대로 값을 최대한 동일하게 넣었음에 불구하고 동작하지 않았다.

 

이상으로 실습을 마친다.

 


8. 참고자료(Reference)

 

1. 표1-1, Release History, https://www.openfoam.com/download/release-history.php, Accessed by 2018-07-20

2. 표1-1, Release History, https://openfoam.org/download/history/, Accessed by 2018-07-20

3. 표1-3, blueCAPE´s Official Website - blueCFD-Core Release Notes, http://joomla.bluecape.com.pt/index.php?option=com_mamblog&Itemid=43&task=show&action=view&id=66, Accessed by 2018-07-20

4. Release Notes : blueCFD-Core Project, http://bluecfd.github.io/Core/ReleaseNotes/, Accessed by 2018-07-20

5. 표1-4, cfMesh-CfdOF, https://sourceforge.net/projects/cfmesh-cfdof/, Accessed by 2018-07-20

6. FreeCAD: An open-source parametric 3D CAD modeler, https://www.freecadweb.org, Accessed by 2018-07-20

7. Releases · FreeCAD/FreeCAD · GitHub, https://github.com/FreeCAD/FreeCAD/releases, Accessed by 2018-07-20

8. 표1-5, https://en.wikipedia.org/wiki/FreeCAD, Accessed by 2018-07-20

9. 그림 4-1, https://opensimsa.github.io/training.html, Accessed by 2018-07-20

10. opensim/Documentation/CFD/Elbow at master · opensimsa/opensim · GitHub, https://github.com/opensimsa/opensim/tree/master/Documentation/CFD/Elbow, Accessed by 2018-07-20

11. MS MPI 9 SDK, https://msdn.microsoft.com/en-us/library/bb524831(v=vs.85).aspx, Accessed by 2018-07-20

12. MPI 8, https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=55494, Accessed by 2018-07-20

13. Computational Fluid Dynamics (CFD) workbench using OpenFOAM, https://forum.freecadweb.org/viewtopic.php?t=21576, Accessed by 2018-07-20

-> FreeCADweb Forum이다. 글을 남겨도 무방하다.

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[PC활용] ParaView-5.5.2-Qt5 - 유한요소 해석 프로그램

 

PC활용 ParaView-5.5.2에 대해서 소개하고자 한다.

이 프로그램은 전산 과학 분야에서 사용할 수 있는 오픈소스 프로그램이다.

 

운영체제: 윈도우 7, ParaView 5.5.2 Qt5
리눅스 등에서도 지원하니 더 찾아보면 도움이 될 것으로 보인다.

 


 

ParaView는 전산 과학 분야의 많은 데이터를 처리 할 수있을 정도로 유연하다.

 

실제로 표준 데스크톱 응용 프로그램은 광범위한 응용 프로그램 도메인을 다루는 100 가지 이상의 다양한 파일 형식을 읽을 수 있다. 
 ParaView는 특히 유한 요소, 유한 볼륨 및 포인트 세트 방법과 같은 기술을 사용하는 과학 분야에 적합하다.
일반적으로 이러한 기술은 실제 세계에서 모양으로 인식하고 인식 할 수있는 3 차원 공간에 포함 된 엔티티의 결과를 계산하는 데 적용된다.
ParaView는 확장 가능하지만 주로이 유형의 데이터에 맞게 조정 된 VTK의 데이터 모델을 상속 받는다.
독자가 과학 데이터 세트를 위해 존재하거나 그렇지 않으면 VTK의 데이터 구조 중 하나로 번역 될 수있는 경우, ParaView를 사용하면 쉽게보고
분석 할 수 있다.

 

https://www.paraview.org/paraview-license/

 

ParaView 5.5.2는 BSD License를 적용 받는다.

 

Developer(s) / (개발자)
Sandia National Laboratory, Kitware Inc, Los Alamos National Laboratory

Stable(안정화된 버전)
release 5.5.2[1] / June 19, 2018; 18 days ago[1] 

Written in(작성 언어)
C, C++, Fortran, Python

Operating system(운영체제)
Unix/Linux, macOS, Microsoft Windows

Type(유형)
Scientific visualization, Interactive visualization

License(라이센스)
BSD

Website
www.paraview.org

 

 

 대규모 데이터 시각화가 쉬워졌다.

 ParaView는 오픈 소스, 다중 플랫폼 데이터 분석 및 시각화 응용 프로그램이다.
 
ParaView 사용자는 질적 및 양적 기술을 사용하여 데이터를 분석하기위한 시각화를 신속하게 구축 할 수 있다.
 
데이터 탐색은 ParaView의 일괄 처리 기능을 사용하여 3D 또는 프로그래밍 방식으로 대화식으로 수행 할 수 있다.
 
ParaView는 분산 메모리 컴퓨팅 리소스를 사용하여 대용량 데이터 세트를 분석하기 위해 개발되었다.
 
슈퍼 컴퓨터에서 실행되어 작은 데이터의 경우 랩톱뿐만 아니라 petascale의 데이터 세트를 분석 할 수 있다.
 
ParaView는 애플리케이션 프레임워크이자 턴키 애플리케이션이다.

 ParaView 코드 기반은 모든 구성 요소를 재사용하여 수직 어플리케이션을 신속하게 개발할 수 있도록 설계 되었다.
 
이러한 유연성 덕분에 ParaView 개발자는 특정 문제 영역에 대한 특정 기능을 갖춘 애플리케이션을 신속하게 개발할 수 있다.
 
ParaView는 분산 및 공유 메모리 병렬 및 단일 프로세서 시스템에서 실행된다.
 
Windows, Mac OS X, Linux, SGI, IBM Blue Gene, Cray 및 다양한 Unix 워크 스테이션, 클러스터 및 수퍼 컴퓨터에 성공적으로 배포되었다.

 ParaView는 데이터 처리 및 렌더링 엔진으로 Visualization Toolkit (VTK)을 사용하고 Qt®를 사용하여 작성된 사용자 인터페이스를 가지고 있다. 

 ParaView 팀의 목표는 다음과 같다.

 • 오픈 소스, 다중 플랫폼 시각화 응용 프로그램 개발.
 • 대규모 데이터 세트를 처리하기위한 분산 계산 모델을 지원한다.
 • 개방적이고 유연하며 직관적 인 사용자 인터페이스를 만든다.
 • 개방형 표준을 기반으로 확장 가능한 아키텍처를 개발해라.
 

 
 ParaView의 역사

 ParaView 프로젝트는 Kitware Inc.와 Los Alamos National Laboratory 간의 공동 작업으로 2000년에 시작되었다.
 
초기 자금은 US Department of Energy ASCI Views 프로그램과 3 년 계약으로 제공되었다.
 
최초 공개 버전인 ParaView 0.6은 2002년 10월에 발표되었다.

 ParaView와는 별도로 Kitware는 2001년 12월 웹 기반 시각화 시스템을 개발하기 시작했다.
 이 프로젝트는 미 육군 연구소의 1 단계 및 2 단계 SBIR에서 자금을 지원 받았으며 결국 ParaView Enterprise Edition이 되었다.
 
PVEE는 ParaView의 클라이언트 / 서버 아키텍처 개발에 크게 기여했다.

 프로젝트가 시작된 이래로 Kitware는 Sandia, Los Alamos National Laboratories, 육군 연구소 및 기타 여러 학술 및 정부 기관과 성공적으로
 협력하여 개발을 지속했다.
프로젝트는 여전히 강력 해지고 있다.

 2005년 9월, Kitware, Sandia National Labs 및 CSimSoft는 ParaView 3.0의 개발을 시작했다.

 이는 보다 사용자 친화적인 사용자 인터페이스 재작성 및 정량 분석 ​​프레임 워크 개발에 중점을 둔 주요한 노력이었다.

 ParaView 3.0은 2007 년 5 월에 출시되었다.

 

 


1. ParaView-5.5.2-Qt5 다운로드 / 설치

 

http://www.paraview.org/download

 

이 사이트에 접속하면 다운로드 받을 수 있다.

 

 

그림 1-1) ParaView 5.5.2 - Qt5 설치하기

 

위의 사이트에 접속해서 ParaView-5.5.2-Qt5-Windows-64bit.exe를 다운받아서 설치한다.

 

 

영상 1-1. 설치 진행 - 도도(Dodo)

 

영상 1-1에서는 설치 진행을 보여주고 있다.

 


2. ParaView-5.5.2-Qt5 실행하기

 

 

그림 2-1) ParaView 5.5.2 실행하기

 

 

그림 2-2) ParaView 실행 장면, 도도(Dodo)

 

 

 

그림 2-3) ParaView - RenderView 예, 도도(Dodo)

 

 

그림 2-4) ParaView - Gas 실험

 


3. ParaView의 도메인

 

아래의 그림은 파라뷰를 통해서 구조해석, 유체 해석 등의 기능을 수행하는 것에 대해서 간단하게 소개하고 있다.

참고하면 도움이 될 것이다.

 

3-1. ParaView for Structural Analysis

 

 

그림 3-1) Crushed can time varying test data set can.ex2.

 

구조 분석을위한 ParaView

ParaView는 FEM (Finite Element Method)을 기반으로 입력 메쉬와 솔버의 결과를 표시하는 훌륭한 도구이다.
이 솔버는 많은 영역에서 사용되지만 특히 기계, 토목 및 자동차 엔지니어링 분야에서 자주 사용된다.
FEM의 "Elements"와 "Nodes"는 VTK 용어로 "Cells"과 "Points"에 자연스럽게 매치된다.
일단 적합한 리더 모듈이 선택되면, ParaView는 입력 메쉬, 찾기 및
파생 된 벡터 양에 따라 메쉬를 변형하고 임의의 색상 표를 통해 노드 및 요소에
결과 값을 매핑한다.

Stock ParaView는 잘 알려진 FEM 중심 솔버와 파일 형식에 대한 독자를 포함한다 :
• Ansys
• Ensight
• Exodus
• LS-Dyna
• Spyplot
• Tecplot
• XDMF

이러한 ParaView 리소스는 구조 분석가가 자주 사용한다.
• 계산기 필터(Calculator filters)
• 그라디언트 필터(Gradient filter)
• 메쉬 품질 필터(Mesh Quality filter)
• 시간별 플롯 필터(Plot Over Time filter)
• 시간 인터폴 레이터 필터(Temporal Interpolator filter)
• 임시 통계 필터(Temporal Statistics filter)
• 임계 값 필터(Threshold filter)
• 벡터 필터로 워프(Warp by Vector filter)


 

3-2. ParaView for Fluid Dynamics

 

 

그림 3-2. 유체 실험

 

유체 역학을 위한 ParaView

CFD 솔버는 많은 영역에서 사용되지만 특히 우주 항공 및 자동차 공학에서 자주 사용된다.
CFD 패키지의 데이터를 ParaView로 가져 오는 데 적합한 리더가 주어지면 많은 후 처리 작업(Post-Processing)에 액세스 할 수 있다.
당연히 계산 된 수량을 포함하거나 포함하지 않은 계산 메쉬를 표면 또는 볼륨 렌더링 된 형태로 직접 표시 할 수 있다.
병렬 유선형 필터는 데이터 내의 전체 흐름 방향을 보여준다.
이러한 정성적 능력 외에도 ParaView를 사용하면 예를 들어 대화형 선택 항목(예 : 계산된 양 계산)으로 계산기 데이터를 선택하고
실제 데이터 값을 텍스트 또는 차트 형식으로 표시 할 수 있다.
데이터의 흥미로운 부분에서 어떤 일이 일어나고 있는지 알아 내고 싶을 때 세부 사항으로 뛰어 들고있는 이 기능이 중요하다.

팬 / 노즐 및 접지면 유선형. UFO-CFD : http://richardsoncfd.weebly.com/
팬 / 노즐 및 접지면 유선형. UFO-CFD : http://richardsoncfd.weebly.com/

ParaView에는 다음과 같은 CFD 코드에 대한 것 :
• CGNS
• Chombo
• Exodus
• Fluent
• Nek5000
• OpenFOAM
• Plot3D
• Tecplot
• XDMF

ParaView 리소스는 CFD 분석가가 자주 사용한다.
• 계산기 필터(Calculator filters)
• 연결 필터(Connectivity filter)
• Vorticity 및 Q Criteria를 계산하기위한 Gradient filter의 옵션(Gradient filter’s option to compute Vorticity and Q Criterion)
• 글리프 필터(Glyph filter)
• 유로 필터 (줄무늬 선, 흐름 추적기, 표면 흐름, 입자 경로) (Flowpath filters (Streak Line, Stream Tracer, Surface Flow, Particle Path))
• 표면 LIC 플러그인 (Surface LIC plugin)
• 라인 오버 플롯 (Plot over Line)
• 프로브 필터 및 포인트 스프라이트 플러그인 (Probe filter and Point Sprite Plugin)
• 볼륨 렌더링
(Volume rendering)

 

3-3. ParaView for Astrophysics

 

천체 물리학을위한 ParaView

실제로 표준 데스크톱 응용 프로그램은 광범위한 응용 프로그램 도메인을 다루는 100가지 이상의 다양한 파일 형식을 읽을 수 있다.

ParaView는 특히 유한 요소, 유한 볼륨 및 포인트 세트 방법과 같은 기술을 사용하는 과학 분야에 적합하다.
일반적으로 이러한 기술은 실제 세계에서 모양으로 인식하고 인식 할 수있는 3 차원 공간에 포함 된 엔티티의 결과를 계산하는 데 적용된다.
ParaView는 확장 가능하지만 주로이 유형의 데이터에 맞게 조정 된 VTK의 데이터 모델을 상속 받는다.
독자가 과학 데이터 세트를 위해 존재하거나 그렇지 않으면 VTK의 데이터 구조 중 하나로 번역 될 수 있는 경우, ParaView를 사용하면 쉽게보고 분석
할 수 있다.
특히 천체 물리학에서, 다양한 해상도의 겹쳐진 균일 한 격자로 계산 영역을 이산화함으로써, 관심 영역 (ROI)에서 고 충실도 정확도를 달성 할 수 있기 때문에 적응형 메쉬 미세 조정(AMR) 기술이 널리 보급되어 있으며, 다른 곳에서는 보존되어 있다.

Halo 찾기 알고리즘 또한 일반적으로, 예를 들어 AMR 시뮬레이션에서 메쉬를 정제해야하는 위치를 결정하는 데 사용된다.
천체 물리학과 우주론 시뮬레이션으로 생성된 데이터 크기는 극단적인 경향이 있으며, 결과를 시각화하려면 ParaView의 확장성이 필요하다.


 

 

ParaView 자료는 천체 물리학 및 우주론 데이터를 분석하는 데 유용하다.

• 계산기 필터(Calculator filters)

• CosmoReader - Cosmo 및 Gadget2 입자 형식 (CosmoReader – Cosmo and Gadget2 particle formats)
• 수요 중심 AMR 슬라이스(Demand driven AMR slices)
• 엔초 리더 - AMR 천체 물리 시뮬레이션(Enzo Reader – AMR astrophysics simulations)
• 플래시 리더 - AMR 천체 물리 시뮬레이션(Flash Reader – AMR astrophysics simulations)
• GenericIO - HACC 우주론 입자 형식(GenericIO – HACC cosmology particle formats)
• 포인트 스프라이트 플러그인에서 GPU 렌더링 포인트 스프라이트(GPU rendered point sprites in the Point Sprite Plugin)
• yt 플러그인의 HOP Halo finder 필터(HOP Halo finder filter from the yt plugin)
• LANL Friend Friend of Friend Halo 파인더 필터(LANL Friend of Friend Halo finder filter)

 

3-4. ParaView for Climate Science

 

지구 환경 과학 분야는 복잡하고 끊임없이 변화하는 지구를 이해하기 위해 대규모의 데이터 집약적인 분석 패러다임을 빠르게 채택하고 있다.

감지 기술, 모델링 및 시뮬레이션, 데이터 저장, 컴퓨팅 기능 및 정교한 소프트웨어의 발전으로 인해이 분야에서 분석되는 데이터의 크기, 복잡성 및
다양성이 모두 증가했다.
ParaView는 고성능 컴퓨터에서 매우 큰 데이터 세트를 처리하도록 개발되었으므로이 과학 커뮤니티에 특히 유용하다.
예를 들어, Ultrascale Visualization and Climate Data Analysis (UV-CDAT) 프로젝트는 ParaView를 다른 오픈 소스 도구와 함께 사용하여
원격 및 지역 기후 데이터 세트를 분석하고 시각화하는 강력한 응용 프로그램을 만든다.

- 지표 온도, VHEr 및 해저 측량을 보여주는 MIT 일반 순환 모델 데이터의 시각화.
- 지표 온도, VHEr 및 해저 측량을 보여주는 MIT 일반 순환 모델 데이터의 시각화.
해군 연구소의 DoD HPCMP PETTT의 이미지 숀 지글러 (Sean Ziegler)

 
Visualization of MIT General Circulation Model data showing surface temperature, VHEr and bathymetry. Image curtesy Sean Ziegler at DoD HPCMP PETTT for the Naval Research Laboratory.

지형, 지구 및 환경 과학 분야에 대한 ParaView의 관심 분야는 다음과 같다.

• 배치 파이썬 스크립팅 기능(Batch python scriptability)
• 대규모 데이터 세트의 클라이언트 / 서버 원격 시각화(Client/Server remote visualization of large datasets)
• CAM 판독기(CAM reader)
• GDAL 리더(GDAL reader)
• MOC 리더(MOC reader)
• MPAS 리더(MPAS reader)
• NetCDF (CF) 리더(NetCDF (CF) reader)
• Python 프로그래밍 가능한 필터(Python Programmable filter)
• 구조화되지 않은 POP 판독기(Unstructured POP reader)

 

 

3-5. ParaView for Point Cloud

 

포인트 클라우드

ParaView는 다양한 소스의 점 구름 데이터를 시각화하고 처리하는 자연스러운 도구이다.
ParaView를 사용하면 깊이 카메라, 고정식 LiDAR 스캐너, 차량용 또는 공중 LiDAR 등 다양한 소스의 점군 데이터를 대화식으로 시각화하고
처리 할 수 있는 가상 워크 벤치를 만들 수 있다.
적용 분야로는 로봇 공학, 3D 매핑, 수술 지침, 시뮬레이션 모델 생성 등이 있다.
PCL-ParaView 플러그인을 추가하면 Paraview 플랫폼 내에 다양한 점군 처리 도구가 제공된다.

이 유형의 분석에 유용한 ParaView 기능은 다음과 같다.
• 서브 샘플링, 자르기 및 임계 값 데이터를위한 내장 기능
• 시차 데이터 지원
• 사용자 정의 알고리즘을위한 Python 프로그래밍 가능 필터
• 스트리밍 및 병렬 처리
• 눈 돔 조명과 같은 고급 시각화 기술
• 플러그인 메커니즘

 


4. 지원가능한 확장자

 

그림 4-1. 확장자

 

ParaView 5.5.2가 지원하는 확장자가 조금 많다.

스프레드시트로 정리하였으니 참고하면 도움이 될 것으로 보인다.

 

ParaView(extension).7z

 


5. 참고자료(Reference)

 

1. Download | ParaView, https://www.paraview.org/download/, Accessed by 2018-07-19

2. 그림 3-1), ParaView for Structural Analysis, https://www.paraview.org/structural-analysis/, Accessed by 2018-07-19

3. 그림 3-2. 유체 실험, ParaView for Fluid Dynamics, https://www.paraview.org/fluid-dynamics/, Accessed by 2018-07-19

4. ParaView for Astrophysics, https://www.paraview.org/astro-physics/, Accessed by 2018-07-19

5. ParaView for Climate Science, https://www.paraview.org/climate-science/, Accessed by 2018-07-19

6. ParaView for Point Cloud, https://www.paraview.org/lidar/, Accessed by 2018-07-19

7. ParaView, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/ParaView, Accessed by 2018-07-19

8. Overview, ParaView, https://www.paraview.org/overview/, Accessed by 2018-07-19

 


6. 프로젝트와 관련된 사항

 

https://gitlab.kitware.com/paraview/paraview

소스코드가 있다.

 

이 프로젝트에 기여하고 싶다면, 해당 프로젝트에 참여해도 괜찮다.

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[PC활용] CFD(계산유체역학) - OpenFoam 4 v1806 소개

 

계산유체역학 소프트웨어를 하나 소개하려고 합니다.

OpenFoam 4 v1806 프로젝트입니다.

 

GNU/GPL v3를 적용받고 있습니다.

https://openfoam.com/documentation/licencing.php

 

운영체제: Microsoft WIndows 7, OpenFoam 4 v1806

참고해야할 점: OpenFoam 4를 심층적으로 사용하는 방법에 대해서 숙지한 상태로 작성한 글이 아니다.
                        설치 및 실행, 동작을 위주로 시연하였으며, 더 많은 자료를 참고하면 도움이 될 것이다.
                        실제로 사용하고 있는 프로그램 중 하나이다.

 


1. 전산 유체 역학(CFD)이란?

 

 전산 유체 역학 (Computational fluid dynamics, CFD)

 수치 해석 및 데이터 구조를 사용하여 유체 흐름과 관련된 문제를 해결하고 분석하는 유체 역학의 한 분야입니다.

 

컴퓨터는 경계 조건에 의해 정의 된 표면과 액체 및 가스의 상호 작용을 시뮬레이션하는 데 필요한 계산을 수행하는 데 사용됩니다.

 

고속 슈퍼 컴퓨터를 사용하면 더 나은 솔루션을 얻을 수 있습니다.

 

지속적인 연구는 천음속이나 난류와 같은 복잡한 시뮬레이션 시나리오의 정확성과 속도를 향상시키는 소프트웨어를 산출합니다.

이러한 소프트웨어의 초기 실험 검증은 바람 터널을 사용하여 수행되며, 최종 검증은 전면적인 테스트로 이루어집니다.
(예 :
비행 테스트
)

 

 

그림 1-1) 전산 물리학(Computational physics)

 

전산 유체 역학의 방법에는 아래처럼 분류할 수 있다.

 

* 방법론(Methodology)

 

2.1 이산화 방법(Discretization methods) / (디스크리제이션 메서드)
-> 2.1.1 유한 체적법(Finite volume method) / (화이나트 불륨 메서드)
-> 2.1.2 유한 요소법(Finite element method) / (화이나트 엘리멘트 메서드)

-> 2.1.3 유한 차분법(Finite difference method) / (화이나트 디퍼런스 메서드)
-> 2.1.4 스펙트럼 요소 방법(Spectral element method) / (스팩트랄 엘리멘트 메서드)
-> 2.1.5 경계 요소 방법(Boundary element method) / (바운더리 엘리멘트 메서드)
-> 2.1.6 고해상도 이산화 체계(High-resolution discretization schemes) / (하이-리솔루션 디스크리제이션 스키마스)

 

2.2 난류 모델(Turbulence models) / (튜블란스 모델)

-> 2.2.1 레이놀즈 평균 Navier-Stokes / (네비어-스토크)
-> 2.2.2 대형 와류 시뮬레이션(Large eddy simulation) / (라지 에디 시뮬레이션)
-> 2.2.3 분리된 에디 시뮬레이션(Detached eddy simulation) / (디테치드 에디 시뮬레이션)
-> 2.2.4 직접 수치 시뮬레이션(Direct numerical simulation) / (다이렉트 뉴메니칼 시뮬레이션)
-> 2.2.5 일관된 와류 시뮬레이션(Coherent vortex simulation) / (코헤렌트 버탁스 시뮬레이션)
-> 2.2.6 PDF 메소드(PDF methods) / (피디에프 메서드)
-> 2.2.7 소용돌이 법(Vortex method) / (버탁스 메서드)
-> 2.2.8 와동 감금 방법(Vorticity confinement method) / (버티시티 컨파인멘드 메서드)
-> 2.2.9 선형 와상 모델(Linear eddy model) / (리너 에디 모델)

2.3 2상 흐름(Two-phase flow) / (투-파스 플로)
2.4 솔루션 알고리즘(Solution algorithms) / (솔루션 알고리즘)
2.5 비정상적인 공기 역학(Unsteady aerodynamics) / (언 스테디 에어로다이나믹스)
2.6 생체 공학(Biomedical engineering) / (바이오메디칼 엔지니어링)

 


2. 소개

 

OpenFOAM 상표의 소유자인 OpenCFD Ltd는 ESI Group의 전액 출자 자회사입니다.
우리의 임무는 OpenFOAM의 미래를 자유롭고 사용 가능한 개방형 소스 CFD 소프트웨어(open source CFD software)로 유지하면서 라이센스 비용과
다중 사용자, 멀티 프로세서 비용 인플레이션으로 인해 제약을 받는 CFD 코드를 장기적이고 실용적으로 보완하는 것입니다.

ESI-OpenCFD는 OpenFOAM® 오픈 소스 CFD 툴박스를 생산하고 www.openfoam.com을 통해 자유롭게 배포합니다.
OpenCFD Ltd는 일반 공중 라이선스에 따라 자사의 OpenFOAM 소프트웨어의 출시와 동시에 2004년에 설립되었습니다.
2012 년 OpenCFD는 SGI Corp (2011 년 OpenCFD를 인수 한 회사)에서 인수 한 후 ESI Group(http://www.esi-group.com)의
전액 출자 자회사가 되었습니다.


우리의 개발자, 응용 전문가, 트레이너 및 테스터 팀은 동남아시아, 인도, 유럽 및 북미 지역에 전 세계적으로 위치해 있습니다.

[OpenFOAM 서비스]

OpenCFD는 OpenFOAM과 비교할 수없는 경험이 있습니다. OpenFOAM 소프트웨어를 성공적으로 개발, 관리 및 출시 한 조직으로 지난 13 년 동안 수많은 과학 / 엔지니어링 회사, 컨설팅 및 대학에 서비스를 제공했습니다.

OpenFOAM 코드 개발 : 50만 개가 넘는 코드 라인 작성.
= https://www.openfoam.com/services/development.php
OpenFOAM 지원 : 수만 시간의 지원을 제공했습니다.
= https://www.openfoam.com/services/software.php
OpenFOAM 교육 : 수천 명의 OpenFOAM 사용자에게 수백 가지 교육 과정을 제공했습니다.

= https://www.openfoam.com/training 
OpenFOAM 엔지니어링 서비스 : 극동 아시아, 인도, 유럽 및 북미 지역의 전세계 엔지니어링 서비스 팀.
= https://www.openfoam.com/services/consulting.php
OpenFOAM 커뮤니티 : OpenFOAM 커뮤니티와 협력

= https://www.openfoam.com/community/partners.php

 

https://www.openfoam.com/about/

 


3. 설치

 

설치는 크게 어렵진 않습니다.

 

 

그림 3-1) 설치 마법사 / OpenCFD - OpenForm4

 

 

그림 3-2) 설치 마법사 / OpenCFD - OpenForm4

 

 

그림 3-3) 설치 마법사 / OpenCFD - OpenForm4

 


4. 설치 시연 영상

 

4-1. OpenFoam 4 v1806 - 설치 마법사 - 1단계




4-2. OpenFoam 4 v1806 - 설치 마법사 - 2단계

 

 

시청각으로 준비했습니다.

크게 설치 등에 있어서는 어렵진 않습니다.

 


5. 다운로드 방법

 

다운로드는 OpenFoam 홈페이지 또는 소스포지에서 배포하고 있습니다.

 

 

그림 5-1) OpenFoam 4 v1806 다운로드

 


6. OpenFoam 실행하기

 

OpenFoam을 윈도우 환경에서 실행하면, Powershell 기반에서 작동합니다.

 

 

그림 6-1) OpenFoam 4 v1806 설치 후 동작(시연)

 

하나는 VirtualBox에 무엇이 설치되었는지 확인하였습니다.

리눅스가 하나 설치되었는데, 추정하기로는 CentOS 7 버전이 설치되었을 것으로 예상합니다.

 

 


7. 설치 - Readme

 

======================
OpenFOAM Windows 버전 v1806 정보
======================
이 OpenFOAM Windows 버전은 소셜 미디어에서 유용한 의견을 얻습니다.
설치 절차, 여러 버전 관리 및 첫 번째 Windows 환경 릴리스 이후의 컴파일 환경
OpenCFD Ltd v2.4.0.
Linux 컨테이너 기술을 기반으로 Windows 사용자는 Linux 사전 컴파일 또는 사용자 컴파일 실행 파일을 실행합니다.
Linux 및 Windows에서 동일한 결과를 보장하는 OpenFOAM 환경.
설치 프로그램은 아래의 OpenFOAM 작업 환경을 만듭니다.

    
"C : \ Program Files (x86) \ ESI \ OpenFOAM"

    \ Documents 디렉토리에는 다음이 포함됩니다.
     
- "OF_Windows_Guide_V1806.pdf": 설치 세부 정보 및 추가 지침
     
- 자습서 안내서, 사용자 안내서 및 프로그래머 안내서

 


--------
ParaView
--------
ParaView는 자유롭게 사용할 수있는 사후 처리(Post Processing) 도구로서 OpenFOAM 결과를 후 처리합니다.
ParaView는 번들로 제공되지 않습니다.

OpenFOAM 설치 프로그램.

사용자는 최신 버전을 직접 다운로드 할 수 있습니다.

    
http://www.paraview.org/download/


--------------
사전 요구 사항
--------------
1) 하드웨어 지원 가상화를 사용해야합니다.
그렇지 않은 경우 활성화하십시오.
    
BIOS 모드에서 (아래 참조) 시스템을 재부팅하십시오

 

 
이 설치를 진행하기 전에 두 번.

 ->
Windows7에서 하드웨어 지원 가상화가 켜져 있는지 확인하십시오.
 ->
Windows 유틸리티 실행

     
https://www.microsoft.com/en-us/download/details.aspx?id=592#filelist
 
 ->
Windows 8 및 10에서는 작업 관리자를 통해 확인할 수 있습니다.

2) Powershell 버전 2 이상을 설치해야합니다.
(기본적으로 제공됩니다.  Windows7 및 Windows 8).
    
버추얼 박스에있는 이미지가 '전원 꺼짐'모드입니다.

 


--------------------------------------------
Windows 용 OpenFOAM v1712의 기존 사용자
--------------------------------------------
중요 사항:
OpenFOAM-1806은 새로운 도커 버전을 기반으로합니다.
사용자가로 업그레이드하려는 경우
OpenFOAM 버전 v1806, 이전 버전의 OpenFOAM을 제거하십시오.

 

docker, git 및 virtual box를 설치하기 전에 OpenFOAM-v1806을 설치하십시오.


'제거'섹션에서 설명한대로 제거 절차를 따르십시오

----------------------
설치 절차
----------------------
1) OpenFOAM 설치 프로그램 실행 파일을 실행합니다.
Docker를 설치합니다 (VirtualBox, Git), 미리 컴파일 된 v1806 OpenFOAM 실행 가능 이미지 및
   
작업 환경을 만드십시오.
    (이 프로세스를 수행하는 데 시스템 메모리에 따라 몇 분 소요됩니다.)
2) 설치가 완료되면 "OF_Create_Env" 바탕 화면에 바로 가기. 쉘이 자동으로 열고 닫을 것이고, 사용자 작업 환경의 설정을 완료합니다.

    이 단계는 필수 항목입니다.
    
OpenFOAM for Windows를 처음 사용할 때만 설치됩니다.

 

https://openfoam.com/download/txt/openfoam-windows-readme_v1806.txt

 


8. 튜토리얼, 가이드(Tutorial, (Guide) /


튜토리얼 및 가이드에 대해서 소개합니다.

윈도우 버전에 대한 지원이 따로 없어서 작성하였습니다.

 

 

그림 8-1) ESI의 OpenFoam 가이드, 윈도우 버전 설치시 제공

 

 번호

 파일명

기술(Description)

1

 OF_Windows_Guide_v1806.pdf

윈도우 사용자를 위한 가이드 

2

 ProgrammersGuide.pdf

 프로그래머 관점의 가이드

- 프로젝트 참여, 개발 등

3

 TutorialGuide.pdf

튜토리얼(예제) 가이드

4

UserGuide.pdf

사용자 가이드

 

OpenFoam 프로젝트의 가이드를 읽어보시면 다음과 같습니다.

 

먼저 UserGuide를 읽어보면 다음과 같습니다.

 

 

그림 8-2) UserGuide.pdf 파일의 내용

 

튜토리얼과 관련된 이야기인데, 폴더 구조(Directory Structure)는 Figure 2.1: Case directory structure에 자세히 잘 나와 있습니다.

이 내용이 실제로 그런지 확인하면 아래와 같습니다.

 

표 8-1. OpenFoam-v1806 윈도우 설치 - 디렉토리 구조

 

 번호

 실제 설치 후 폴더 내용

 비고

 1

 

 

2

 

 

3

 

 

 

4

 

 

5

 

 

 

차이점이 하나 있다면, 리눅스 버전과는 다른 점이 있습니다.

리눅스 버전을 수동으로 설치했다면, OpenFOAM-v1806.tgz 이 파일을 내려받아서 설치했습니다.

물론 윈도우 버전에서도 튜토리얼 파일을 참고해야 할 상황이 있어서 내려받는 것이 좋을 것 같습니다.

 

표 8-2. OpenFoam-v1806.tar 구조

 

번호

실제 설치 후 폴더 내용

비고

 1

 

개발자 관점

2

 

개발자 관점

3

 

개발자 관점

4

 

개발자 관점 

5

 

개발자 관점 

6

 

개발자 관점

7

 

사용자 관점

-  튜토리얼

8

 

사용자 관점

-  튜토리얼

 

 

 No

 디렉토리
(Directory)

 Name(이름)

 구분(Type)

 1

 Tutorials\

 Allclean

 File(파일)

 2

 Tutorials\ 

 Alltest

 File(파일)

 3

 Tutorials\

 Basic

 Directory(폴더)

 4

 Tutorials\ 

 combustion

 Directory(폴더)

 5

 Tutorials\

 compressible

 Directory(폴더)

 6

 Tutorials\

 discreteMethods

 Directory(폴더)

 7

 Tutorials\

 DNS

 Directory(폴더)

 8

 Tutorials\

 electromagnetics

 Directory(폴더)

 9

 Tutorials\

 financial

 Directory(폴더)

 10

 Tutorials\

 finiteArea

 Directory(폴더)

 11

 Tutorials\

 heatTransfer

 Directory(폴더)

 12

 Tutorials\

 incompressible

 Directory(폴더)

 13

 Tutorials\

 IO

 Directory(폴더)

 14

 Tutorials\

 lagrangian

 Directory(폴더)

 15

 Tutorials\

 mesh

 Directory(폴더)

 16

 Tutorials\

 multiphase

 Directory(폴더)

 17

 Tutorials\

 PaxHeaders.26122

 Directory(폴더)

 18

 Tutorials\

 preProcessing

 Directory(폴더)

 19

 Tutorials\

 resources

 Directory(폴더)

 20

 Tutorials\

 stressAnalysis

 Directory(폴더)

 21

 Tutorials\

 verificationAndValidation

 Directory(폴더)

22

 

 

 
       
       

 

(파일명)

directories.7z

 

 

 

세부적인 폴더 내용은 820개입니다.

 

 

그림 8-3) 실제 튜토리얼로 작성된 프로그램

 

앞서 '그림 8-2'에서 소개된 구조와 동일합니다. 큰 차이가 없습니다.

리눅스 기종의 압축을 풀어서 손상이 있을 수도 있습니다.

큰 손상은 없을 것으로 보입니다.

 

표 8-3. 소스코드 분석하기
(경로명: Tutorials\stressAnalysis\solidDisplacementFoam\plateHole)

 

번호

소스 코드(사용자 관점)

기술
(Description)

1

 

Allrun

2

Allclean

3

blockMeshDict

4

controlDict

5

fvSchemes

6

fvSolution

7

singleGraphe

 

 

윈도우 기반에서의 OpenFoam 4에 대해서 소개합니다.

수식 등은 소개하지 않습니다.

 


9. 참고 자료(Reference)

 

1. 그림 1-1, https://en.wikipedia.org/wiki/Computational_fluid_dynamics#/media/File:Rayleigh-Taylor_instability.jpg, Accessed by 2018-07-19

2. OpenCFD Release OpenFOAM® v1806, https://openfoam.com/releases/openfoam-v1806/, Accessed by 2018-07-19

3. OpenFOAM® Download, https://openfoam.com/download/, Accessed by 2018-07-19

4. https://en.wikipedia.org/wiki/Computational_fluid_dynamics, Accessed by 2018-07-19

5. https://ko.wikipedia.org/wiki/%EC%A0%84%EC%82%B0_%EC%9C%A0%EC%B2%B4_%EC%97%AD%ED%95%99, Accessed by 2018-07-19

6. https://www.openfoam.com/about/, Accessed by 2018-07-19

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