극초음속 비행체의 공기역학적 성능 향상을 위한 능동 흡입 최적화
계명대학교는 최근 김익현 기계공학과 교수 연구팀이 항공·우주 분야에서 세계적인 권위를 자랑하는 미국항공우주학회(AIAA) 저널에 논문을 발표했다고 11일 밝혔다.
김 교수는 디비아 할샤발디니 계명대 연구원(제1저자), 라제시 인도 공대 마드라스캠퍼스 교수(공동교신저자) 등과 함께 극초음속 유동 영역에서 '능동 흡입'(Active Suction)의 파라메트릭 효과를 수치적으로 분석하고, 극초음속 비행체의 공기역학적 성능을 개선할 수 있는 메커니즘을 제시했다.
음속의 5배 이상으로 비행하는 극초음속 비행체는 극한의 공기역학적 조건에 직면한다. 이러한 환경에서 발생하는 경계층 천이 현상은 비행체 성능에 큰 영향을 준다. 특히 난류로 인한 불안정성이 필연적으로 발생한다.
연구팀은 표면에서의 기체 능동 흡입 기술이 경계층 내 에너지 분포를 조절해 천이를 지연시키고 이를 통해 비행체의 공기역학적 안정성을 높일 수 있다는 사실을 증명했다.
김 교수는 "능동 흡입 파라미터를 최적화해 경계층 천이를 지연시키는 기술은 극초음속 비행체의 공기역학적 성능뿐만 아니라 안정성과 연료 효율을 향상한다"며 "공학적 측면에서도 긍정적인 효과를 가져올 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 한국연구재단이 추진하는 '우수신진연구사업'의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 'Numerical Study on Parametric Effects of Active Suction for Transition Delay in Hypersonic Boundary Layers'(극초음속 경계층 천이 지연을 위한 능동 흡입의 파라메트릭 효과에 대한 수치해석적 연구)라는 제목으로 AIAA 저널(항공·우주 분야 Q2 카테고리)에 게재됐다.
