이 연구 주제는 해양 유동에너지를 보다 효율적으로 수확하기 위해 생물의 유영 메커니즘을 공학적으로 해석하고, 이를 조류발전기에 적용하는 데 초점을 둔다. 특히 거북이나 사지형 수중생물의 추진 방식에서 착안한 진동형 수중익 및 플래핑 포일 구조를 활용하여 기존 회전형 터빈과 차별화된 발전 시스템을 구현하려는 시도가 핵심이다. 연구실은 자연계의 운동 패턴을 단순 모사하는 수준을 넘어, 해양 환경에서 실제 발전 성능과 구조적 안정성을 동시에 만족시키는 시스템 설계를 지향한다. 구체적으로는 플래핑 주파수, 수중익 간 간격, 위상차, 가변 캠버, 동력전달 메커니즘 등 다양한 설계변수를 수치해석과 실험을 통해 최적화한다. 최근 연구에서는 네 개의 수중익이 장착된 탠덤형 플래핑 포일 수차를 개발하여 동상 및 역상 운동 조건에 따른 출력과 하중 특성을 비교하였고, 역상 운동이 더 우수한 출력 특성과 낮은 하중 변동을 제공함을 확인하였다. 또한 거북 모사 조류발전기 개발 과제를 통해 입·회수 장치와 에너지저장장치를 포함하는 통합형 해양발전 플랫폼의 실용 가능성을 검증하고 있다. 이 연구는 저유속 해역이나 제한된 설치 공간에서도 적용 가능한 차세대 해양신재생에너지 기술로 확장될 가능성이 크다. 생체모방 조류발전기는 구조 하중 저감, 다익화 설계, 유지보수 편의성 측면에서 장점을 가질 수 있어 해양 관측장비, 도서지역 전원공급, 분산형 해양 에너지 시스템 등에 활용될 수 있다. 나아가 연구실의 성과는 기존 조류발전 기술의 한계를 보완하는 새로운 설계 패러다임을 제시하며, 제주 지역의 에너지 전환 및 해양 기반 탄소중립 기술 개발에도 기여할 수 있다.

이 연구 주제는 조류터빈 주위에 형성되는 후류의 속도 결손, 난류 강도, 와류 구조를 정밀하게 계측하고 해석함으로써 터빈의 성능과 배열 효율을 향상시키는 데 목적이 있다. 단일 터빈의 출력 특성뿐 아니라, 다수 터빈이 설치되는 해상 발전단지 환경에서는 후류 상호작용이 전체 시스템 효율에 큰 영향을 미치기 때문에 정밀 유동 진단이 필수적이다. 연구실은 이러한 문제를 실험유체역학 관점에서 접근하며, 실제 해양 적용을 고려한 고신뢰성 후류 데이터 확보에 주력하고 있다. 주요 방법론으로는 대형 회류수조와 수중 이동형 PIV(입자영상유속계) 시스템을 활용한 비접촉식 유동 측정이 있다. 이를 통해 수평축 조류터빈의 후류 맵을 구성하고, 난류운동에너지와 난류강도의 공간적 발달 양상을 정량적으로 분석하였다. 또한 탠덤 배치된 두 대의 조류터빈을 대상으로 상류 터빈의 후류가 하류 터빈의 출력계수, 유입속도, 팁 와류 구조에 미치는 영향을 규명하여, 터빈 간 간격과 배열 설계의 중요성을 실험적으로 입증하였다. 이 연구는 향후 조류발전단지의 배치 최적화, 수치해석 모델 검증, 해양 유체기계의 신뢰성 향상에 직접적으로 연결된다. 후류 데이터를 정밀하게 확보하면 발전량 예측 정확도를 높일 수 있고, 구조물 피로 하중 및 운전 안정성 평가에도 활용할 수 있다. 따라서 본 연구는 단일 장치의 성능 개선을 넘어, 대규모 해양에너지 인프라의 설계와 운영 전략 수립에 필요한 핵심 기반기술로서 중요한 의미를 가진다.

이 연구 주제는 해양 환경에서 장시간 자율적으로 운용 가능한 무인시스템의 설계, 시험평가, 에너지 자립화를 목표로 한다. 해양 무인시스템은 관측, 점검, 탐사, 유지보수 등 다양한 임무를 수행해야 하므로 높은 신뢰성과 에너지 지속성이 요구된다. 연구실은 기계시스템 설계와 해양 유체기계 기술을 결합하여, 수중무인기와 해양 작업 플랫폼의 실제 운용성을 높이는 연구를 수행하고 있다. 특히 자체 충전 기능을 가진 수중무인기 특허는 연구실의 방향성을 잘 보여준다. 해당 기술은 무인기가 도킹스테이션에 결합한 뒤 주변 해수의 흐름을 이용해 발전 모드로 전환되고, 프론트바디와 리어바디의 분리 및 왕복 스윙 운동을 통해 전력을 생성하는 개념을 담고 있다. 이는 외부 충전 인프라 의존도를 낮추고 장기 임무 수행 능력을 향상시키는 기술로서, 해양 무인시스템 실증 시험·평가 사업과도 긴밀히 연결된다. 더불어 해상풍력 하부구조 점검용 수중 이동 플랫폼, 생체모방 워터제트 추진기, 수중 로봇 물고기 관련 발표 이력은 연구실이 무인 해양 플랫폼 전반으로 연구를 확장하고 있음을 보여준다. 이러한 연구는 해양 산업의 자동화와 디지털 전환에 필수적인 기반기술을 제공한다. 시험평가 체계가 정립되면 해양 무인체의 성능 검증과 표준화가 가능해지고, 자가충전 및 저전력 추진 기술은 장기 자율운용이라는 실용적 과제를 해결하는 데 기여할 수 있다. 결과적으로 본 연구는 해양 에너지, 수중 로봇, 해양 구조물 유지관리 분야를 아우르는 융합형 시스템 연구로 발전할 가능성이 크다.