본 연구실은 선박 및 해양구조물의 유체역학적 특성을 정밀하게 분석하기 위해 전산유체역학(CFD) 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다. 선박의 저항, 추진, 조종 성능뿐만 아니라, 해양구조물의 운동 및 환경하중 해석 등 다양한 해양공학적 문제에 대해 수치해석 기반의 솔루션을 개발하고 있습니다. 특히, OpenFOAM과 같은 오픈소스 CFD 라이브러리를 활용하여 실제 선박 및 해양플랜트의 복잡한 유동 현상을 모사하고, 실험 데이터와의 비교를 통해 해석의 신뢰성을 확보하고 있습니다. 연구실에서는 선박의 부가저항, 추진기 주위의 유동, 캐비테이션, 세굴현상 등 다양한 유동 문제를 다루고 있습니다. 예를 들어, 파랑 중 선박의 운동성능, 해양구조물 주위의 세굴 및 입자 이동, 추진기 및 타 주위의 복잡한 유동과 캐비테이션 현상, 그리고 에너지 절감 장치(ESD)의 효과 분석 등 실제 산업 현장에서 요구되는 다양한 해양유체 문제를 수치적으로 접근합니다. 또한, CFD-DEM 연성기법을 활용하여 해저파이프라인, 모노파일, 석션버켓 등 해저 구조물 주위의 세굴 및 입자 거동을 정밀하게 예측합니다. 이러한 연구는 해양산업의 설계 효율성 향상과 안전성 확보에 크게 기여하고 있습니다. 수치해석 기반의 예측 기술은 실험 비용을 절감하고, 다양한 설계 변수에 대한 신속한 평가를 가능하게 하여, 친환경 선박 설계, 해양플랜트의 구조 안전성 평가, 극지 환경 대응 등 미래 해양공학 분야의 핵심 기술로 자리매김하고 있습니다.

캐비테이션은 선박 추진기, 수력기계, 해양구조물 등에서 발생하는 중요한 현상으로, 구조물의 성능 저하와 심각한 손상을 유발할 수 있습니다. 본 연구실은 캐비테이션 유동의 발생 메커니즘, 압축성 효과, 공동 침식 예측 등 다양한 관점에서 캐비테이션 현상을 수치적으로 해석하고, 이를 실제 선박 및 해양구조물 설계에 적용하는 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 비압축성 및 압축성 유동 해석자를 모두 활용하여 다양한 조건에서의 캐비테이션 거동을 정밀하게 예측합니다. 연구실에서는 기-액 2상 유동, 초공동(super-cavitation), 공동 침식(cavitation erosion) 등 다상유동 해석을 위한 고유의 수치모델을 개발하고 있습니다. 예를 들어, 추진기 주위의 캐비테이션 유동, 수중체 주위의 초공동 현상, 축대칭 노즐에서의 공동 침식, 그리고 해양구조물 주위의 다상유동 등 다양한 실제 문제에 적용하여, 실험적 검증과 함께 해석 신뢰도를 높이고 있습니다. 또한, 머신러닝 및 이미지 처리 기술을 접목하여 해빙 집적도 분석, 빙하중 예측 등 극지 해양환경에서의 다상유동 문제에도 적극적으로 대응하고 있습니다. 이러한 연구는 해양산업 현장에서 발생할 수 있는 구조물 손상 예방, 유지보수 비용 절감, 친환경·고효율 선박 및 해양플랜트 설계에 직접적으로 기여합니다. 더불어, 극지 환경, LNG/LCO2 저장탱크 등 특수 환경에서의 다상유동 해석 기술은 미래 해양공학의 새로운 도전과제 해결에 중요한 역할을 하고 있습니다.

본 연구실은 해양에너지 활용 및 극지 해양공학 분야에서도 활발한 연구를 수행하고 있습니다. 조류발전, 파력발전 등 신재생 해양에너지 시스템의 성능 예측 및 최적화, 극지 환경에서의 선박 및 해양플랜트의 안전성 평가, 빙하중 해석 등 다양한 응용 연구를 진행하고 있습니다. 특히, 수평축 조류발전 터빈, 임펄스 터빈, 공기윤활 시스템 등 해양에너지 변환장치의 유체역학적 성능을 CFD 기반으로 분석하고, 실험적 검증과 연계하여 실용적인 설계 지침을 제시합니다. 극지 해양공학 분야에서는 쇄빙선, 극지용 해양플랜트, 해빙 집적도 계측 등 극한 환경에서의 구조물 거동 및 환경하중 해석에 중점을 두고 있습니다. 이미지 처리 및 머신러닝 기법을 활용한 해빙 패턴 분석, 빙하중 예측 알고리즘 개발, 그리고 극지 환경에서의 실증 실험 및 수치해석을 통해, 극지 해양산업의 안전성과 효율성 향상에 기여하고 있습니다. 또한, 다상유동 및 열-유동 연성 해석 기술을 활용하여 LNG/LCO2 저장탱크 내 상변화, 슬로싱 현상 등 특수 환경 문제도 심층적으로 연구하고 있습니다. 이러한 연구는 미래 친환경 에너지 시대를 대비한 해양에너지 기술 개발과, 기후변화 및 극지 환경 변화에 대응하는 해양공학적 솔루션 제공에 중요한 역할을 하고 있습니다. 산업계, 학계, 공공기관과의 협력을 통해 실질적인 기술 이전 및 현장 적용 사례도 꾸준히 확대되고 있습니다.