유체기계 및 시스템의 설계와 해석은 FMSL 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나입니다. 본 연구실은 펌프, 터빈, 밸브 등 다양한 유체기계의 구조적 특성과 유동 특성을 정밀하게 분석하여, 실제 산업 현장에서 요구되는 성능을 극대화하는 설계 방법론을 개발하고 있습니다. 이를 위해 수치해석(CFD)과 실험적 방법을 병행하여, 유체기계 내부의 복잡한 유동 현상과 성능 변화를 체계적으로 규명합니다. 특히, 원심펌프와 축류펌프 등 다양한 펌프류의 내부 유동 특성, 캐비테이션 및 유동 불안정성, 그리고 볼류트와 임펠러의 상호작용 등 세부적인 현상에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이러한 연구는 펌프의 효율성 향상, 내구성 증대, 소음 및 진동 저감 등 실질적인 성능 개선으로 이어지며, 산업 현장에서의 신뢰성 높은 운전 조건을 확보하는 데 기여합니다. 또한, 밸브 및 열교환기 등 다양한 유체 시스템의 설계 최적화와 성능 해석도 주요 연구 주제입니다. 제어밸브의 캐비테이션 방지, 열교환기의 열전달 성능 향상, 냉각 시스템의 최적화 등 다양한 응용 분야에서 실질적인 문제 해결을 위한 연구가 진행되고 있습니다. 이를 통해 방위산업, 원자력발전, 우주항공 등 첨단 산업 분야에서 요구되는 고성능 유체기계 및 시스템 개발에 중추적인 역할을 하고 있습니다.

최근 FMSL 연구실은 인공지능(AI) 기반의 설계 최적화와 건전성 관리 기술(PHM: Prognostics & Health Management) 개발에 집중하고 있습니다. AI 및 머신러닝 기법을 활용하여 유체기계의 설계 변수와 성능 간의 복잡한 상관관계를 분석하고, 최적의 설계안을 도출하는 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 이를 통해 기존의 경험적 설계 방식에서 벗어나, 데이터 기반의 정밀한 설계가 가능해졌으며, 신속하고 효율적인 제품 개발이 가능해졌습니다. 특히, 유체기계의 수명 예측 및 고장 진단을 위한 건전성 관리 기술은 산업 현장에서의 안전성과 신뢰성 확보에 매우 중요한 역할을 합니다. 센서 데이터를 기반으로 한 상태 모니터링, 이상 징후 조기 감지, 예지 정비 시스템 구축 등 다양한 PHM 기술이 연구되고 있으며, 실제 산업 설비에 적용되어 운영 효율성과 유지보수 비용 절감에 기여하고 있습니다. 이러한 AI 기반 설계 최적화 및 건전성 관리 기술은 방위산업, 원자력발전, 스마트 제조 등 첨단 산업 분야에서의 경쟁력 확보에 핵심적인 역할을 하며, 미래 산업의 변화에 능동적으로 대응할 수 있는 혁신적인 연구 성과를 창출하고 있습니다.

FMSL 연구실은 다상유동 및 연료 분무 기술의 응용 연구에도 주력하고 있습니다. 가스터빈 엔진, 슬링거형 연소기 등 첨단 에너지 시스템에서 연료의 분무 및 수송 특성은 연소 효율과 안정성에 직접적인 영향을 미치기 때문에, 액체와 기체가 혼합되어 흐르는 다상유동 현상에 대한 심층적인 연구가 필수적입니다. 특히, 회전식 아토마이저(rotary atomizer)와 같은 연료 분무 장치의 내부 및 외부 유동 특성, 액적 형성 및 분포, 분무 각도와 속도에 따른 연소 특성 변화 등을 실험 및 수치해석을 통해 체계적으로 분석하고 있습니다. 이러한 연구는 연소기의 점화 성능 향상, 연소 불안정성 저감, 연료 분포의 균일화 등 실질적인 성능 개선으로 이어집니다. 이와 더불어, 다상유동 해석 기술은 냉각 시스템, 열교환기, 산업용 펌프 등 다양한 유체기계 및 시스템의 성능 최적화에도 적용되고 있습니다. 이를 통해 에너지 효율 향상, 환경 친화적 시스템 개발, 산업 현장의 다양한 요구에 부응하는 첨단 기술 솔루션을 제공하고 있습니다.