김시범 연구실
기계공학과
김시범
김시범 연구실은 기계공학 분야에서 열공학과 고기능성 밸브 기술을 중심으로 다양한 연구를 수행해온 국내 대표적인 연구실입니다. 연구실은 열전달, 에너지 시스템, 유체제어 등 기계공학의 핵심 분야에서 이론적 연구와 실용적 응용을 아우르는 폭넓은 연구 역량을 보유하고 있습니다. 특히, LNG 수송, 발전소, 선박, 플랜트 등 다양한 산업 현장에서 요구되는 첨단 열전달 시스템과 밸브 기술의 개발 및 최적화에 주력하고 있습니다.
연구실의 주요 연구 분야는 열교환기, 진공단열배관, 초저온 밸브 등 열전달 시스템의 설계 및 해석, 그리고 체크밸브, 버터플라이밸브, 게이트밸브 등 고기능성 밸브의 구조적 안정성 및 성능 향상 기술 개발입니다. 수치해석, 실험적 검증, 신소재 적용, 첨단 구동 기술 접목 등 다양한 방법론을 활용하여 실제 산업 현장에 적용 가능한 혁신적 솔루션을 제시하고 있습니다. 또한, 화재안전성, 내마모성, 기밀성 등 안전과 신뢰성을 높이기 위한 연구도 활발히 이루어지고 있습니다.
연구실은 다수의 산학협력 프로젝트, 정부 및 산업체 지원 연구과제, 특허 출원 및 기술이전 등 실질적인 연구성과를 바탕으로 국내외 산업 발전에 크게 기여하고 있습니다. 최근에는 원전 밸브시트 및 디스크용 내마모 표면처리 소재 및 공정 개발, 선박평형수 시스템용 전기-유압 구동기 국산화, 초저온 고압 밸브 자켓 기술 개발 등 국가 전략산업과 연계된 대형 연구과제도 성공적으로 수행하고 있습니다.
이와 더불어, 김시범 연구실은 기계공학 교육과 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다. 공업수학, 응용수학, 열전달 등 기초 및 응용 과목의 교재 집필과 교육 프로그램 개발을 통해 미래 기계공학 인재 양성에 기여하고 있습니다. 또한, 다양한 학회 및 산학협력 네트워크를 통해 연구성과의 확산과 기술 교류에도 적극적으로 참여하고 있습니다.
앞으로도 김시범 연구실은 열공학 및 고기능성 밸브 기술 분야에서 세계적 수준의 연구성과를 창출하고, 산업 현장의 다양한 요구에 부응하는 혁신적 기술 개발을 통해 기계공학 발전에 선도적 역할을 할 것입니다.
열공학 및 열전달 시스템 설계
열공학은 에너지의 생성, 전달, 변환 및 활용에 관한 이론과 응용을 다루는 학문 분야로, 김시범 연구실은 다양한 열전달 시스템의 설계와 해석에 중점을 두고 연구를 수행해왔습니다. 특히, 열교환기, 진공단열배관, 초저온 밸브 등 다양한 산업 현장에서 요구되는 열전달 장치의 성능 향상과 최적화에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 연구실에서는 수치해석, 실험적 검증, 이론적 모델링을 통합적으로 활용하여 열전달 현상의 복잡한 메커니즘을 규명하고, 실제 산업 현장에 적용 가능한 설계 지침을 도출하고 있습니다.
연구실의 대표적인 연구 주제로는 LNG 수송용 이중단열배관의 열-피로 해석, 초저온 진공자켓밸브의 누설 및 단열 성능 평가, 다양한 형상의 열교환기(쉘앤드튜브, 채널형 등)의 열전달 특성 분석 등이 있습니다. 이러한 연구는 고효율 에너지 시스템 개발, 에너지 손실 최소화, 안전성 향상 등 실질적인 산업적 요구에 부응하고 있습니다. 또한, 열전달 시스템의 구조적 안정성 및 내구성 평가를 위한 열-구조 연성 해석도 중요한 연구 분야로 자리 잡고 있습니다.
이와 같은 연구 성과는 발전소, 선박, 화학 플랜트, 반도체 및 디스플레이 산업 등 다양한 분야에 적용되고 있으며, 실제 산업체와의 산학협력 프로젝트, 특허 출원, 기술이전 등으로 이어지고 있습니다. 김시범 연구실은 앞으로도 첨단 열공학 기술의 발전과 실용화에 기여하기 위해 지속적으로 연구 역량을 강화해 나갈 계획입니다.
고기능성 밸브 및 유체제어 시스템 개발
김시범 연구실은 고기능성 밸브 및 유체제어 시스템의 설계, 해석, 성능 평가, 신기술 개발에 있어 국내외적으로 높은 연구 역량을 보유하고 있습니다. 특히, 원전, 선박, 플랜트, 에너지 저장 및 이송 시스템 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 밸브의 구조적 안정성, 내마모성, 기밀성, 자동화 기능 등을 중심으로 연구를 진행하고 있습니다. 연구실은 다양한 밸브(체크밸브, 버터플라이밸브, 게이트밸브, 글로브밸브 등)의 최적 설계와 신소재 적용, 전자기력 및 바이메탈 등 첨단 구동 기술을 접목한 신제품 개발에 주력하고 있습니다.
수치해석(CAE, CFD), 실험적 검증, 특허 기술 개발을 통해 밸브의 유동 특성, 열-구조 연성 해석, 내구성 평가, 화재안전성 평가 등 다각적인 연구가 이루어지고 있습니다. 최근에는 원전 밸브시트 및 디스크용 내마모 표면처리 소재 및 공정 개발, 선박평형수 시스템용 전기-유압 구동기 국산화, 초저온 고압 밸브 자켓 기술 개발 등 국가적 전략산업과 연계된 대형 프로젝트도 수행하고 있습니다. 또한, 연구실은 다양한 특허 출원과 기술이전, 산업체와의 공동연구를 통해 실질적인 산업 경쟁력 강화에 기여하고 있습니다.
이러한 연구는 에너지 효율성 증대, 안전성 향상, 친환경화, 자동화 및 스마트화 등 현대 산업이 요구하는 핵심 기술 발전에 중요한 역할을 하고 있습니다. 앞으로도 김시범 연구실은 고기능성 밸브 및 유체제어 시스템 분야에서 세계적 수준의 연구성과를 창출하고, 산업 현장의 다양한 요구에 부응하는 혁신적 솔루션을 제공하기 위해 노력할 것입니다.
1
Numerical Analysis and Experimental Verification of the Heat Leak of a Cryogenic Vacuum Jacket Valve
김시범, 이재훈, 전락원
Advances in Eng. Research, 2016
2
Numerical Analysis and Experimental Verification Based on Design Parameter Variation of Vacuum-Insulated Pipe for Cryogenics
김시범, 이재훈, 이근호
Advances in Eng. Research, 2016
3
A Study on the Numerical Analysis of Main Valve for Emergency Escape Using Marine Craft CO2 System
김시범, 이재훈, 전락원, 오혁우, 강동호
Applied Mechanics and Materials, 2015
1
[3차년도]원전 밸브시트 및 디스크용 내마모 표면처리 소재 및 공정개발
2
[2차년도]원전 밸브시트 및 디스크용 내마모 표면처리 소재 및 공정개발
3
[2차년도] 선박평형수 시스템 개폐 밸브용 전기-유압 구동기 국산화 개발