공력 시뮬레이션 & 디자인 연구실

항공우주공학과 김종암

공력 시뮬레이션 & 디자인 연구실(ASDL)은 전산유체역학(CFD) 시뮬레이션과 풍동 실험을 기반으로 항공우주 분야의 공력 해석 및 설계 최적화 연구를 선도하는 연구실입니다. 본 연구실은 고정밀 수치해석기법, 고차 정확도 다차원 제한 기법, 불연속 갤러킨(DG) 방법 등 첨단 전산유체역학 기법을 개발하고, 이를 실제 항공기, 로켓, 무인기, 초고속 비행체 등 다양한 시스템의 공력 해석 및 설계에 적용하고 있습니다. 또한, GPU 및 병렬 컴퓨팅 환경에 최적화된 고성능 전산코드 개발을 통해 대규모 격자와 복잡한 형상, 다물리 현상을 신속하고 효율적으로 해석할 수 있는 기반을 마련하고 있습니다. 연구실의 또 다른 핵심 연구 분야는 공력성능 향상과 유동제어 기술 개발입니다. 와류 발생기, Synthetic Jet, 능동/수동 유동제어 장치 등 다양한 유동제어 기법을 실험적·수치적으로 연구하여, 박리 지연, 실속 억제, 추력 및 양력 증대 등 비행체의 성능을 극대화하는 설계 전략을 제시하고 있습니다. 풍동실험과 CFD 시뮬레이션을 병행하여 실험 데이터와 수치해석 결과의 상호 검증을 통해 신뢰성 높은 연구 성과를 도출하고 있으며, 다학제간 접근을 통해 유체-구조 연성해석, 공력-구조-제어 통합해석 등 복합 물리 현상을 고려한 최적 설계 기법을 개발하고 있습니다. 생체모방 날갯짓 비행체(FMAV) 개발과 다상유동 해석도 본 연구실의 주요 연구 분야입니다. 곤충이나 새의 날개 운동을 모사한 초소형 비행체의 비행 메커니즘을 규명하고, 유연날개 구조의 유체-구조 연성해석을 통해 최적의 날개 형상과 운동 궤적을 설계합니다. 또한, 공동현상, 캐비테이션, 초공동 수중운동체, 액체로켓 탱크 내 유동 등 극한 환경에서의 다상유동 해석을 위한 고정밀 수치기법을 개발하여, 실제 해양, 우주, 국방 분야의 다양한 문제를 해결하고 있습니다. 최근에는 인공지능 및 기계학습 기반의 수치해석 기법, 데이터 기반 설계 최적화, 오픈소스 고성능 해석기 개발 등 첨단 융합 연구를 통해 기존의 물리 기반 해석과 데이터 기반 모델링의 융합을 시도하고 있습니다. 이를 통해 설계 효율성과 성능 예측의 정확도를 한층 높이고 있으며, 산학연 협력 및 대형 국가 연구과제를 통해 실질적인 사회적·산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. 앞으로도 공력 시뮬레이션 & 디자인 연구실은 고정밀 수치해석기법의 이론적 발전과 실용적 적용을 동시에 추구하며, 차세대 항공우주 시스템의 성능 혁신과 미래 비행체 설계의 패러다임 전환을 선도하는 연구를 지속할 것입니다.