THEORY Lab은 난류 유동의 복잡한 현상과 그 모델링에 대한 심층적인 연구를 수행하고 있습니다. 난류는 유체역학에서 가장 난해하고 예측이 어려운 현상 중 하나로, 항공기, 터빈, 자동차 등 다양한 공학적 시스템에서 핵심적인 역할을 합니다. 본 연구실은 경계층 내에서의 층류-난류 천이, 경계층 분리, 그리고 난류 모델링(RANS, LES, 하이브리드 RANS/LES 등)에 대한 이론적·수치적 접근을 통해 난류 현상의 본질을 규명하고자 합니다. 특히, 최근에는 데이터 기반의 난류 모델링 연구가 활발히 이루어지고 있습니다. 기존의 물리 기반 모델의 한계를 극복하기 위해, 머신러닝 및 인공지능 기법을 활용하여 난류 모델의 정확도를 높이고, 복잡한 유동장 내에서의 예측 성능을 개선하고 있습니다. 예를 들어, 분리 유동이나 압축성 유동 등 기존 난류 모델이 취약한 영역에서 데이터 기반 보정 및 새로운 입력 특성 도입을 통해 예측력을 크게 향상시키고 있습니다. 이러한 연구는 고속 경계층, 항공기 표면, 터빈 블레이드 등 실제 공학적 응용에 직접적으로 연결됩니다. THEORY Lab의 난류 모델링 연구는 고충실도 시뮬레이션(DNS, LES)과 실험 데이터를 결합하여, 차세대 항공우주, 에너지, 모빌리티 산업에서 요구되는 고정밀 유동 해석 및 설계 기술의 발전에 기여하고 있습니다.

THEORY Lab은 능동 유동 제어(Active Flow Control)와 경계층 천이 제어 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 유동 제어는 항공기, 회전익 항공기(로터크래프트), 터보머신 등에서 발생하는 유동 박리, 동적 실속, 난류 천이 등 비정상 유동 현상을 효과적으로 제어하여 성능을 극대화하는 데 필수적인 기술입니다. 본 연구실은 연소 기반 액추에이터, 합성 제트, 다공성 표면 등 다양한 능동 제어 기법을 개발하고, 수치 시뮬레이션과 실험을 통해 그 효과를 정량적으로 분석합니다. 특히, 극초음속 경계층에서의 천이 지연을 위한 다공성 표면 설계, 고속 제트 액추에이터를 이용한 박리 제어, 로터 블레이드의 동적 실속 억제 등 다양한 응용 분야에서 혁신적인 제어 전략을 제시하고 있습니다. 이러한 연구는 경계층 내 불안정 모드의 성장 억제, 박리 지점 이동, 열유속 저감 등 실제 시스템의 효율성과 안정성을 크게 향상시키는 결과로 이어집니다. 이와 더불어, THEORY Lab은 경계층 천이 및 유동 제어 연구를 위해 고성능 수치 해석 코드(OpenFOAM, rhoEnergyFOAM 등)와 자체 개발한 실험 장비를 활용합니다. 다양한 국책 과제와 산업체 협력 프로젝트를 통해, 차세대 항공우주, 방위산업, 에너지 시스템에 적용 가능한 실질적 유동 제어 솔루션을 개발하고 있습니다.

THEORY Lab은 로터크래프트(회전익 항공기)와 터보머신(터빈, 압축기 등)에서 발생하는 복잡한 유동 현상에 대한 해석 및 제어 연구를 수행하고 있습니다. 로터크래프트의 경우, 회전하는 블레이드 주변에서 발생하는 동적 실속, 박리, 비정상 와류 구조 등은 항공기 성능과 안전에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구실은 동적 실속 억제, 박리 제어, 로터-로터 및 로터-동체 상호작용 등 다양한 문제에 대해 수치 해석과 실험을 병행하여 심도 있게 연구하고 있습니다. 터보머신 분야에서는 고온·고압 환경에서의 난류 유동, 열유속, 박리 및 재부착 현상, 효율 향상 및 손실 저감 기술 개발에 집중하고 있습니다. 특히, 데이터 기반 난류 및 열유속 모델링, 다중충실도 시뮬레이션, 최적화 기법 등을 활용하여 차세대 터빈 및 압축기 설계에 필요한 핵심 해석 역량을 확보하고 있습니다. 이러한 연구는 실제 산업 현장과 밀접하게 연계되어 있으며, 국방과학연구소, 한국연구재단, 산업체 등과의 다양한 협력 프로젝트를 통해 실질적인 기술 이전과 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. THEORY Lab의 로터크래프트 및 터보머신 유동 해석 연구는 미래 항공우주 및 에너지 산업의 혁신을 이끄는 핵심 동력입니다.