계명대 김익현 교수 연구팀, 냉각 유체의 분사비 최적화 연구 성과 주목

계명대 기계공학과 김익현교수(좌), 호세인자데(우).

계명대학교 기계공학과 김익현 교수팀이 호세인자데 석사 연구원과 공동으로 진행한 냉각 유체의 분사비 최적화 연구 성과가 주목을 받는다.

연구 제목은 ‘다목적 유전 알고리즘 기법을 활용한 극초음속 유동에서의 분출냉각 최적화(Multiobjective optimization of transpiration cooling in hypersonic laminar flow using a genetic algorithm approach)’이다.

이 연구는 초음속 비행체 표면의 열전달 제어에 중요한 연구로 기대를 모으고 있다.

연구 결과는 항공우주 분야 최상위 학술지인 Aerospace Science and Technology(ISSN:1626-3219, ENGINEERING, AEROSPACE 분야 Q1 카테고리)에 게재됐다.

6일 연구팀에 따르면 분출냉각은 극초음속 비행체에 적용되는 대표적인 표면 냉각 기술로, 냉각 유체를 다공성 매질을 통해 경계층 내부로 분사시켜 표면의 열 전달량을 감소시키는 방식이다.

냉각 유체의 분사 비율은 냉각 유체의 소비량, 저장조의 부피, 표면 냉각 효율에 큰 영향을 미치고, 극초음속 비행체의 냉각 시스템 설계 시 중요한 변수다.

일반적으로, 냉각 유체의 사용량을 줄이면 표면 냉각 효율이 감소해 이 변수 간의 균형을 맞추는 것이 중요하다.

이번 연구는 냉각 유체의 분사 비율이 표면 냉각 효율, 저장조의 크기, 냉각 가능한 길이에 미치는 영향을 다목적 유전 알고리즘을 통해 분석했다.

김익현 교수는 “이번 연구에서 제시한 다목적 유전 알고리즘을 활용한 냉각 유체의 분사 비율 최적화 결과는 극초음속 비행체의 표면 냉각 시스템 설계에 기여 할 것”이라며 “초고속 유동의 열보호 시스템 설계 분야에도 응용될 수 있을 것으로 기대한다”고 말했다.

/심상선기자 [e-mail]