판단 결과
전체 최적화보다 연결부를 보존하면서 중앙 플레이트와 암 일부를 단계적으로 줄이는 검토 경로를 선택했습니다.
배경
UAV 프레임은 가벼울수록 효율이 좋아지지만, 모터 마운트와 암 연결부의 강성이 부족하면 진동과 피로 문제가 커집니다.
검토 질문
목표는 단순한 감량이 아니라, 연결부 위험을 유지한 채 줄일 수 있는 영역을 찾는 것이었습니다.
요구사항 브리프
| 요구 | 초기 기준 | 검토 방식 |
|---|---|---|
| 무게 | 프레임 질량 12-18% 감소 후보 탐색 | 두께/리브 후보 비교 |
| 강성 | 모터 마운트 상대 변위 증가 제한 | 암 끝단 하중과 체결부 변형 확인 |
| 진동 위험 | arm root 주변 국부 약화 방지 | 고응력 위치와 리브 방향 비교 |
| 제조 | CNC 또는 적층 제조 후보 모두 고려 | 얇은 web과 sharp corner 제한 |
RHXY 워크플로
- Plan에서 하중, 제한 조건, 제조 방식을 브리프로 정리했습니다.
- Sim에서 모터 마운트, 암 연결부, 중앙 플레이트 주변의 변형과 응력 집중을 비교했습니다.
- 위험 영역을 보존하고 비위험 영역의 두께와 리브 후보를 만들었습니다.
후보 축소 방식
처음부터 topology optimization을 크게 돌리지 않고, 연결부를 보존하는 conservative candidate와 중앙 plate를 줄이는 aggressive candidate를 분리했습니다. 이 방식은 최적해를 바로 찾기보다 “어떤 영역은 건드리면 안 되는가”를 먼저 드러내는 데 유리했습니다.
| 후보 | 변경 | 리스크 | 다음 조치 |
|---|---|---|---|
| Base | 기준 CAD | 무게 과다 | 비교 기준 유지 |
| C1 | 중앙 plate pocket 추가 | 체결부 영향 작음 | 1차 시제품 후보 |
| C2 | arm web 얇게 조정 | arm root 응력 증가 | 국부 보강과 함께 재검토 |
| C3 | 마운트 주변까지 감량 | 진동/피로 위험 큼 | 보류 |
결과를 읽는 기준
색상 contour만으로 후보를 고르지 않았습니다. 모터 마운트 상대 변위, arm root hotspot, 체결부 주변 응력 집중, 제조 가능한 최소 두께를 함께 보았습니다. 특히 연결부가 위험한 후보는 전체 질량 감소율이 높아도 다음 단계에서 제외했습니다.
팀이 얻은 학습
경량화는 “어디를 줄일 수 있는가”보다 “어디를 줄이면 안 되는가”를 먼저 아는 과정이었습니다. Sim 결과는 중앙 plate 쪽에서는 탐색 여지가 있지만, arm root와 motor mount 주변은 보수적으로 남겨야 한다는 판단을 만들었습니다. 이 판단 덕분에 다음 CAD iteration은 전체 최적화가 아니라 위험 영역을 보존한 부분 설계로 좁혀졌습니다.
다음 검증 계획
다음 단계에서는 1차 후보를 실제 제조 방식에 맞춰 다시 나누어야 합니다. CNC 후보는 corner radius와 tool access를 확인하고, 적층 제조 후보는 build direction, layer anisotropy, insert 체결 조건을 따로 봐야 합니다. 해석 결과는 이 제조 조건을 반영한 coupon test와 함께 해석되어야 합니다.
판단
처음부터 전체 최적화를 돌리기보다, 단계적으로 줄이는 검토 경로가 더 현실적이라고 판단했습니다.
