유체기계 및 펌프 시스템의 최적 설계와 성능 향상은 본 연구실의 핵심 연구 분야 중 하나입니다. 본 연구실은 다양한 종류의 펌프(원심펌프, 혼합유동펌프, 축류펌프 등)와 유체기계(밸브, 터빈 등)의 성능을 극대화하기 위한 설계 최적화 기법을 개발하고 있습니다. 이를 위해 전산유체역학(CFD) 해석, 실험계획법(DOE), 반응표면법(RSM) 등 첨단 해석 및 최적화 기법을 적극적으로 활용하여, 실제 산업 현장에서 요구되는 효율성과 신뢰성을 동시에 만족시키는 설계안을 도출하고 있습니다. 특히, 펌프 임펠러 및 디퓨저의 형상 변수와 유동 특성 간의 상관관계를 체계적으로 분석하여, 설계 변수의 변화가 전체 시스템 성능에 미치는 영향을 정량적으로 평가합니다. 이를 바탕으로, 펌프의 효율, 압력 상승, 소음 저감 등 다양한 성능 지표를 향상시키는 최적 설계안을 제시하고, 실험적 검증을 통해 이론과 실제의 일치성을 확보합니다. 또한, 산업용 밸브, 진공펌프, 터널 환기용 제트팬 등 다양한 유체기계의 구조적 안정성 및 내구성 평가도 병행하여, 실질적인 산업 적용 가능성을 높이고 있습니다. 이러한 연구는 에너지 절감, 시스템 신뢰성 향상, 유지보수 비용 절감 등 다양한 산업적 효과를 창출하고 있습니다. 또한, 최신 트렌드에 맞춘 친환경 냉매 적용, 전기차 충전기 냉각 시스템 등 신기술 분야로의 확장도 활발히 이루어지고 있습니다. 본 연구실의 성과는 국내외 학술지 논문, 특허, 산업체와의 공동 연구 및 기술이전 등 다양한 형태로 실질적인 파급효과를 보이고 있습니다.

수력학적 공동현상(Hydrodynamic Cavitation)은 본 연구실의 또 다른 대표 연구 분야로, 다양한 산업 및 환경 공정에 적용되고 있습니다. 공동현상은 유체 내에서 압력 강하에 의해 기포가 생성되고 붕괴되는 현상으로, 이 과정에서 발생하는 극한의 물리·화학적 조건(고온, 고압, 산화력 등)을 이용하여 물질의 분해, 살균, 오염물질 제거, 에너지 변환 등 다양한 응용이 가능합니다. 본 연구실은 회전식 공동현상 발생장치(ARHCR), 벤투리, 노즐 등 다양한 공동현상 유도 장치를 개발하고, 이를 이용한 수처리, 슬러지 처리, 산업용 세척, 바이오가스 생산 증진, 식품 살균 등 다방면의 응용 연구를 수행하고 있습니다. 특히, 공동현상 유도 장치의 구조 최적화, 공동현상 강도 제어, 반응 효율 극대화 등 기초부터 응용까지 전 주기에 걸친 연구를 진행하며, 실험적 검증과 수치해석을 병행하여 신뢰성 높은 결과를 도출하고 있습니다. 이러한 연구는 친환경적이고 에너지 효율적인 공정 개발에 크게 기여하고 있습니다. 예를 들어, 공동현상을 이용한 수처리 및 살균 기술은 화학약품 사용을 최소화하면서도 높은 처리 효율을 달성할 수 있어, 산업 현장 및 환경 분야에서의 적용성이 매우 높습니다. 또한, 플라스틱 폐기물 세척, 바이오매스 전처리, 미생물 활성화 등 신산업 분야로의 확장도 활발히 이루어지고 있습니다. 본 연구실의 공동현상 관련 연구는 국내외 특허, 산학협력, 정부과제 등 다양한 형태로 실질적인 산업적·사회적 가치를 창출하고 있습니다.

사이클론 분리기, 밸브, 밸브 트림 등 다양한 유체기계에서 발생하는 다상유동 현상에 대한 해석 및 최적화 연구도 본 연구실의 주요 연구 분야입니다. 본 연구실은 고체-기체, 액체-기체, 액체-액체 등 다양한 다상유동 조건에서의 유동 특성, 분리 효율, 압력 손실, 마모 및 내구성 등을 정밀하게 분석하고, 이를 바탕으로 장치의 구조적·유동적 최적화를 수행합니다. 특히, 전산유체역학(CFD)과 인공지능(딥러닝) 기반의 하이브리드 해석 기법을 도입하여, 기존의 수치해석만으로는 한계가 있던 예측 정확도와 계산 효율성을 동시에 향상시키고 있습니다. 예를 들어, 사이클론 분리기의 컷오프 직경, 압력 강하, 입자 분리 효율 등 핵심 성능 지표를 최적화하기 위해 유동장 해석과 실험적 검증을 병행하며, 다목적 유전 알고리즘, 반응표면법 등 첨단 최적화 기법을 적극 활용합니다. 이러한 연구는 분진, 미세먼지, 오염물질의 효과적 제거, 산업용 분리기 및 밸브의 내구성 향상, 에너지 절감 등 다양한 산업적 요구에 부응하고 있습니다. 또한, 최근에는 전기차 충전기 냉각 시스템, 고압 플랜트 배관, 바이오 및 식품 산업 등 신산업 분야로의 적용도 확대되고 있습니다. 본 연구실의 다상유동 해석 및 최적화 연구는 국내외 학술지 논문, 특허, 산업체 기술이전 등 다양한 성과로 이어지고 있습니다.