고진환 연구실
기계공학전공
고진환
고진환 연구실은 기계시스템공학과를 기반으로 구조설계 및 컴퓨터 지원 공학(CAE), 그리고 생체모방 기반 수중 에너지 변환 및 로봇 기술을 중심으로 연구를 수행하고 있습니다. 연구실은 다양한 산업 현장에서 요구되는 첨단 구조물의 설계와 해석, 그리고 해양 및 수중 환경에서의 에너지 변환 기술 개발에 주력하고 있습니다.
특히, 구조설계 및 CAE 분야에서는 유한요소해석, 모델 차수 축소, 고성능 컴퓨팅 등 첨단 수치해석 기법을 활용하여 복잡한 기계 구조물의 거동을 정밀하게 예측하고, 최적화된 설계 솔루션을 제시합니다. 실험적 검증과 시뮬레이션의 교차 검증을 통해 해석의 신뢰성을 높이며, 실제 산업 현장에 적용 가능한 기술을 개발하고 있습니다.
생체모방 기반 연구에서는 자연에서 영감을 받은 플래핑 방식의 수중 추진체, 조류발전기, 무인 수중로봇 등 혁신적인 에너지 변환 및 로봇 시스템을 설계하고 있습니다. 물고기, 거북, 곤충 등 다양한 생물의 운동 원리를 공학적으로 해석하여, 기존의 회전식 터빈을 대체할 수 있는 고효율, 친환경 에너지 변환 장치를 개발하고 있습니다. 이러한 기술은 해양 신재생에너지, 해양 환경 모니터링, 국방 등 다양한 분야에 응용되고 있습니다.
연구실은 다수의 특허 출원과 국내외 학술지 논문 발표, 산학연 협력 프로젝트 수행을 통해 연구 성과를 실용화하고 있습니다. 또한, 제주 지역의 에너지 신산업 고도화, 해양 무인시스템 실증, 그린에너지 미래모빌리티 등 국가적·지역적 현안 해결에도 적극적으로 기여하고 있습니다.
이처럼 고진환 연구실은 구조설계 및 CAE, 생체모방 기반 수중 에너지 변환, 로봇 기술 등 다양한 융합 연구를 통해 미래 기계공학 및 해양공학 분야의 혁신을 선도하고 있습니다. 앞으로도 지속적인 연구개발과 산학협력을 통해 친환경 에너지 및 첨단 기계 시스템 분야에서 새로운 가치를 창출할 것입니다.
Flapping Hydrofoil Turbine
Underwater Robotics
Underwater Robot
구조설계 및 CAE(Computer-Aided Engineering)
구조설계 및 CAE는 기계 시스템의 안전성과 효율성을 극대화하기 위한 핵심 연구 분야입니다. 본 연구실에서는 다양한 기계 구조물의 설계와 해석을 위해 최신 컴퓨터 지원 공학(Computer-Aided Engineering) 기법을 적극적으로 활용하고 있습니다. 이를 통해 복잡한 구조물의 거동을 예측하고, 최적의 설계안을 도출하여 실제 산업 현장에 적용할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다.
특히, 유한요소해석(Finite Element Analysis)과 같은 수치해석 기법을 통해 구조물의 응력, 변형, 진동 특성을 정밀하게 분석합니다. 이러한 해석 결과는 구조물의 내구성 향상과 경량화, 비용 절감 등 다양한 엔지니어링 목표 달성에 기여합니다. 또한, 대규모 구조물이나 복잡한 경계 조건을 가진 시스템에 대해서도 효율적인 해석이 가능하도록 고성능 컴퓨팅 및 모델 차수 축소 기법을 연구하고 있습니다.
이와 더불어, 실험적 검증과 시뮬레이션 결과의 교차 검증을 통해 해석의 신뢰성을 높이고, 실제 적용 가능한 설계 솔루션을 개발하고 있습니다. 이러한 연구는 해양, 항공, 에너지 등 다양한 산업 분야에서 요구되는 첨단 구조물의 설계 및 성능 평가에 중요한 역할을 하고 있습니다.
생체모방 기반 수중 에너지 변환 및 로봇 기술
생체모방 기술은 자연에서 영감을 받아 효율적이고 혁신적인 공학적 솔루션을 개발하는 분야로, 본 연구실에서는 주로 수중 환경에서의 에너지 변환 및 로봇 시스템에 적용하고 있습니다. 특히, 물고기, 거북, 곤충 등 다양한 생물의 운동 원리를 모사한 플래핑(Flapping) 방식의 수중 추진체 및 조류발전기 개발에 집중하고 있습니다.
이러한 생체모방 수중 추진체는 기존의 회전식 터빈과 달리, 자연의 유동 환경에 적응하면서도 높은 에너지 변환 효율을 달성할 수 있습니다. 연구실에서는 플래핑 포일, 듀얼 플래핑 시스템, 유연 구조체 등 다양한 형태의 수중 추진 및 발전 장치를 설계하고, 실험 및 수치해석을 통해 성능을 검증하고 있습니다. 또한, 자가발전 기능, 자동 제어, 구조 최적화 등 실용화를 위한 핵심 기술도 함께 연구하고 있습니다.
이와 같은 연구는 해양 신재생에너지 발전, 무인 수중로봇, 해양 환경 모니터링 등 다양한 응용 분야에서 활용될 수 있으며, 실제로 다수의 특허와 연구 프로젝트를 통해 기술의 실용화와 산업적 파급효과를 높이고 있습니다. 생체모방 기반의 수중 에너지 변환 및 로봇 기술은 미래 친환경 에너지 및 해양 산업의 혁신을 이끌 중요한 연구 분야입니다.
1
Study on the Wake Characterization of a Horizontal-Axis Tidal Stream Turbine Utilizing a PIV System in a Large Circulating Water Tunnel
고진환, 정다솜, 정세진, 김지훈, 이희범
ENERGIES, 2025
2
An experimental investigation of the performance of a power transmission mechanism for a flapping-foil hydrokinetic turbine
고진환, 김동건, 김지훈
RENEWABLE ENERGY, 2024
3
Experimental Investigation of the Yaw Misalignment Effect on the Power Performance and System Loading of a FlappingFoil Hydrokinetic Turbine
고진환, 김동건, 김지훈, 정세진
ENERGY SCIENCE & ENGINEERING, 2024
1
제주 에너지신산업 고도화 혁신인재 양성 교육연구단
3
(그린에너지)[그린-003] 제주 환경에 강인한 항공우주-무인이동체 핵심 기술 연구