KR101048404B1 - 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법에 관한 것으로서, 일면에 따른 합금의 열물성 계산기는, 공지된 다수의 합금과, 각 공지된 합금의 공지된 열전도, 밀도, 열팽창 계수 및 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율이 저장된 데이터 베이스 및 사용자로부터 요구된 새로운 합금에 대하여, 데이터 베이스에 저장된 공지된 합금의 공지된 열전도, 밀도, 열팽창 계수 및 엘레먼트 비율을 이용하여 새로운 합금의 열전도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 계산부를 포함한다.
열물성(themo-physical property), 합금

Description

합금의 열물성 계산기 및 계산 방법{Apparatus and method for calculating thermo-physical properties of alloys}
본 발명은 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법에 관한 것으로서, 물리적으로 계산하기 어려운 합금의 열물성치를 쉽고, 간단하고, 빠르게 계산할 수 있는 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법에 관한 것이다.
종래에 합금의 열물성 중 녹는점, 끓는점, 열용량 등을 계산하는 것은 크게 어렵지 않다. 예컨대 합금의 열물성 중 녹는점, 끓는점, 열용량 등은 깁스 프리 에너지(Gibbs Free Energy)를 이용하여 계산할 수 있으므로, 계산하는 시간이 오래 걸리지 않고, 복잡하지 않다.
그러나, 합금의 열물성 중 열 전도도(heat conductivity), 밀도(density) 및 열팽창 계수(thermal expansion coefficient)는 수학식을 이용하여 계산하는 것이 매우 어렵다. 예컨대 열 전도도는 수학식
Figure 112008086778682-pat00001
을 이용하여 계산되며, 밀도는 수학식
Figure 112008086778682-pat00002
을 이용하여 계산되며, 열팽창 계수는 수학식
Figure 112008086778682-pat00003
을 이용하여 계산된 다. 따라서 합금의 열물성 중 열 전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는데 시간이 오래 걸리고, 매우 복잡하다.
본 발명의 목적은, 합금의 열물성치를 쉽고 간단한 방법으로 계산할 수 있는 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 많은 목적들은 아래의 기재로부터 본 발명의 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일면에 따른 합금의 열물성 계산기는, 공지된 다수의 합금과, 상기 각 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율이 저장된 데이터 베이스 및 사용자로부터 요구된 새로운 합금에 대하여, 상기 데이터 베이스에 저장된 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 계산부를 포함한다.
이때, 계산부는 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 회귀분석(mutiple regression)을 통해 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산할 수 있다.
여기서, 상기 사용자로부터 상기 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트 이름과 비율을 입력받고, 상기 계산된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 상기 사용자에게 제공하는 인터페이스부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 면에 따른 합금의 열물성 계산 방법은, 사용자로부터 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트 이름과 비율을 입력받는 단계 및 상기 사용자로부터 요구된 새로운 합금에 대하여, 데이터 베이스에 저장된 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 엘레먼트 비율을 이용하여 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 단계를 포함할 수 있다.
이때, 상기 계산하는 단계는 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 회귀분석(mutiple regression)을 통해 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 단계일 수 있다.
또한, 상기 공지된 다수의 합금과, 상기 각 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율을 이용하여 데이터 베이스를 구축하는 단계와, 상기 계산된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 계산된 새로운 합금의 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 다음의 계산에 이용되도록 상기 데이터베이스에 저장하는 단계를 더 포함할 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 의하여 구체적으로 개시된다.
본 발명에 따르면, 합금의 열물성치, 예컨대 열 전도도, 밀도 및 열팽창 계 수를 쉽고 간단한 방법으로 계산할 수 있다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 한편, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 3을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산기 및 계산 방법을 설명한다. 도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산기를 나타내는 블록도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산 방법을 나타내는 순서도이고, 도 3은 도 1의 인터페이스부를 나타내는 예시도이다.
먼저 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산기(10)는 인터페이스부(100)와 계산부(200) 및 데이터베이스(300)를 포함한다.
먼저 데이터베이스(300)에는 공지된 다수의 합금과, 각 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율이 저장되어 있다. 이러한 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수는 실험적으로 도출된 값이거나 이미 공개된 문서에 기재되어 있는 값일 수 있다.
열물성을 계산하는 방법을 설명하면, 인터페이스부(100)는 사용자가 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 알고자 하는 새로운 합금을 입력받는다. 예컨대 인터페이스부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이, 사용자로부터 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트의 이름과, 각 엘레먼트의 비율을 입력받는다(S210). 또한 후술하는 계산부(200)에 의해 새로운 합금의 물성치, 예컨대 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 사용자에게 제공(표시)한다. 다만, 여기서 비율은 중량%일 수 있다.
계산부(200)는 인터페이스부(100)를 통해 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트의 이름 및 비율을 입력받아 해당하는 새로운 합금의 열물성치, 예컨대 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산한다.
이때 계산부(200)는 데이터베이스(300)에 저장된 공지의 합금의 공지된 열물성치, 예컨대 공지된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 이용하여 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산한다(S220).
이러한 계산부(200)는 회귀분석(multiple regression)을 통해, 공지된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 이용하여 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산할 수 있다. 여기서 계산부(200)는 회귀분석을 위해 구체적인 예로 neural network algorithm을 이용할 수 있다.
다만, 계산부(200)는 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수에 한하지 않고, 다른 여러가지 열물성치, 예컨대 어는점, 녹는점, 끊는점, 열용량 등을 함께 계산할 수 있다. 이러한 경우, 데이터베이스(300)에는 공지된 합금의 공지된 어는점, 녹는점, 끊는점, 열용량 등이 저장되어 있어서, 계산부(200)는 이러한 공지된 열물성치를 이용하여 회귀분석을 통해 새로운 합금의 녹는점, 끊는점, 열용량 등을 더 계산할 수 있다.
이러한 계산부(200)를 통해 도출된 결과값은 아래의 표과 같다.
[표 1]
C Si Mn TL TS Q CS ρS
3.5 2.6 0.3 1171
(1169)		 1123
(1140)		 55.59
(47.76)		 0.05
(0.05)		 6.876
(6.9)
0.22 0.15 0.3 1519
(1502)		 1479
(1425)		 72.38
(71.45)		 0.077
(0.071)		 7.03
(6.99)
표 1은, 각 합금을 구성하는 엘레먼트 C, Si, Mn의 비율(중량%)을 달리하고, 각 경우의 열물성치를 본 발명의 실시예에 따른 계산기(10)로 계산한 결과이다. 표 1에서 TL은 합금의 녹는 점을 나타내고, TS는 합금의 어는점을 나타내고, Q는 합금의 잠열(latent heat of solidification)을 나타내고, CS는 합금의 비열(Heat Capacity)을 나타내고, ρS는 합금의 밀도를 나타낸다. 괄호안의 값이 실험치이고, 괄호위의 값이 본 발명의 실시예에 따른 계산기(10)로 계산된 열물성치이다.
표 1을 참조하면, 대부분 오차 10% 미만에서 각 합금의 열물성치를 계산할 수 있다. 즉, 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성치를 아주 간단하면서도 쉽고, 빠르게, 거의 오차없이 계산할 수 있다.
한편, 이렇게 계산된 열물성치는 데이터베이스(300)에 데이터화되어, 다른 합금의 열물성치를 계산할 때 이용될 수 있다.
전술한 본 발명의 실시예들은 컴퓨터에서 실행될 수 있는 프로그램으로 작성가능하고, 컴퓨터로 판독가능한 기록매체를 이용하여, 상기 프로그램을 동작시키는 범용 디지털 컴퓨터에서 구현될 수 있다. 또한, 전술한 본 발명의 실시예에에 따른 계산 방법은 컴퓨터로 판독가능한 기록매체에 여러 수단을 통하여 기록될 수 있다. 컴퓨터로 판독가능한 기록매체는 마그네틱 저장매체(예를 들면, 롬, 플로피 디스크, 하드 디스크 등), 광학적 판독매체(예를 들면, 시디롬, 디브이디 등) 및 캐리어 웨이브(예를 들면, 인터넷을 통한 전송)와 같은 저장매체를 포함한다.
본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 예를 들어 본 발명의 제어 방법을 실현하기 위한 프로그램이 기록된 기록매체의 형태 등 다양한 형태로 구현될 수 있다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구의 범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구의 범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산기를 나타내는 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 합금의 열물성 계산 방법을 나타내는 순서도이다.
도 3은 도 1의 인터페이스부를 나타내는 예시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
10: 열물성 계산기 100: 인터페이스부
200: 계산부 300: 데이터베이스

Claims (7)

  1. 공지된 다수의 합금과, 상기 각 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율이 저장된 데이터 베이스; 및
    사용자로부터 요구된 새로운 합금에 대하여, 상기 데이터 베이스에 저장된 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 계산부를 포함하는 합금의 열물성 계산기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 사용자로부터 상기 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트 이름과 비율을 입력받고, 상기 계산된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 상기 사용자에게 제공하는 인터페이스부를 더 포함하는 합금의 열물성 계산기.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 계산부는 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 회귀분석(mutiple regression)을 통해 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 합금의 열물성 계산기.
  4. 사용자로부터 새로운 합금을 구성하는 엘레먼트 이름과 비율을 입력받는 단계; 및
    상기 사용자로부터 요구된 새로운 합금에 대하여, 데이터 베이스에 저장된 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 엘레먼트 비율을 이용하여 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 단계를 포함하는 합금의 열물성 계산 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 공지된 다수의 합금과, 상기 각 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 각 공지된 합금을 구성하는 엘레먼트의 비율을 이용하여 데이터 베이스를 구축하는 단계와
    상기 계산된 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 상기 사용자에게 제공하는 단계를 더 포함하는 합금의 열물성 계산 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 계산하는 단계는 상기 공지된 합금의 공지된 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 이용하여 회귀분석(mutiple regression)을 통해 상기 새로운 합금의 열전도도, 밀도 및 열팽창 계수를 계산하는 단계인 합금의 열물성 계산 방법.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 계산된 새로운 합금의 열전도도, 밀도, 열팽창 계수 및 상기 엘레먼트 비율을 다음의 계산에 이용되도록 상기 데이터베이스에 저장하는 단계를 더 포함하는 합금의 열물성 계산 방법.
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