김동억 연구실은 상변화 열전달, 특히 비등(boiling) 및 응축(condensation) 현상에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 비등 현상은 액체가 열을 받아 기체로 전환되는 과정에서 발생하는 복잡한 열 및 물질 전달 메커니즘을 포함하며, 이는 원자력, 에너지 시스템, 냉각 기술 등 다양한 산업 분야에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실은 다양한 표면 구조(마이크로/나노 구조, 금속 메쉬 등)와 표면 젖음성(wettability)이 비등 특성에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고, 임계 열유속(Critical Heat Flux, CHF) 증진 메커니즘을 밝히는 데 주력하고 있습니다. 특히, 초고속 열화상 카메라, 적외선 온도 측정 등 첨단 계측기법을 활용하여 비등 표면에서의 국소 열 및 상 변화 거동을 시각화하고 정량적으로 분석합니다. 이를 통해 비등 과정에서 발생하는 마이크로 버블, 드라이 스팟, 증기막 형성 등 미세 현상을 실시간으로 관찰하며, 다양한 실험 조건(온도, 압력, 유량 등)에서의 열전달 성능을 체계적으로 평가합니다. 또한, 실험 결과를 바탕으로 수치 해석 및 이론 모델을 개발하여, 실제 에너지 시스템에 적용 가능한 설계 지침을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 원자력 발전소의 안전성 향상, 고효율 열교환기 개발, 차세대 냉각 시스템 설계 등 실질적인 산업적 파급효과를 지니고 있습니다. 김동억 연구실의 상변화 열전달 연구는 국내외 학술지 및 학회에서 활발히 발표되고 있으며, 관련 특허 및 기술이전도 활발히 이루어지고 있습니다.

본 연구실은 다상 유동(two-phase flow) 및 열수력(thermal-hydraulics) 시스템의 실험적·수치적 해석을 통해 원자력 및 에너지 시스템의 안전성과 효율성을 높이는 연구를 수행합니다. 다상 유동은 액체와 기체가 동시에 존재하는 복잡한 흐름으로, 원자로 냉각계통, 열교환기, 응축기 등 다양한 장치에서 핵심적인 역할을 합니다. 연구실에서는 파편입자층, 미세구조 채널, 나노구조 표면 등 다양한 유동 환경에서의 단상 및 2상 유동 거동을 실험적으로 규명하고, 유동 가시화(Visualization), 압력강하, 건조열유속(Dryout) 등 주요 현상을 정밀하게 측정합니다. 특히, 모듈형 원자로(SMR) 및 소듐냉각고속로(SFR) 등 차세대 원자력 시스템의 열수력 실험장치 구축 및 계통 설계 검증 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 실험 데이터를 바탕으로 열수력 해석 모델을 개발하고, 다양한 운전 조건에서의 시스템 거동을 예측함으로써, 원자로의 안전성 평가 및 비상 상황 대응 전략 수립에 기여하고 있습니다. 또한, 플래싱(Flashing), 자연순환(Natural Circulation), 응축 및 증발 현상 등 실제 원자력 플랜트에서 발생할 수 있는 다양한 열수력 현상에 대한 기초 및 응용 연구를 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 한국연구재단, 한국원자력연구원 등과의 협력 프로젝트를 통해 진행되며, 실험실에서 개발된 해석기법과 실험장치는 산업 현장에 직접 적용되고 있습니다. 연구실의 다상 유동 및 열수력 해석 역량은 국내외 원자력 및 에너지 분야에서 높은 평가를 받고 있으며, 관련 논문과 학술 발표, 기술 자문 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.