광주과학기술원(GIST·총장 김기선)은 기계공학부 재학중인 조수훈씨(지도교수 지솔근)가 '제13회 전국 대학생 유체공학 경진대회'에서 금상을 수상했다고 30일 밝혔다.
조씨가 발표한 논문 '실린더 주변 비뉴튼 유체 유동의 아임계 Re 영역 대와류 해석'은 비뉴튼 유체의 난류 유동에 대한 선도적인 연구로 평가받고 있다. 학부 수준 교과과정에서 다루지 않는 난류와 비뉴튼 유체 분야에 대한 내용을 담고 있다.
난류 유동은 일반적인 기계공학 분야에 흔하게 나타나는 유동이다. 자동차, 비행기, 배 등의 운송체 주변의 유동은 주로 난류이며 기계·화공·재료 공정에서 다루는 유동의 상당수도 난류 유동이다. 비뉴튼 유체는 유체의 점성이 유동으로 인해 변하는 유체로 기계·화공·재료 공정에서 다뤄지는 여러 화합물 액체에 많이 관련돼 있다.
이번 연구의 주된 결과 가운데 주목할 만한 사항은 비뉴튼 유체의 점성 특성으로 인해 박리된 유동의 난류 천이가 크게 변화된다는 것이다. 점성이 감소되는 전단박화 유체는 박리된 유동의 전단응력률에 의해 점성이 감소해 유동이 불완정하게 돼 빠르게 난류로 천이됐다. 반대로 전단강화 유체에서는 점성이 증가해 천이가 지연되는 상황이 발견됐다.
지솔근 지도교수는 “비뉴튼 유체의 특성 중에서 난류 유동 조건에서의 비뉴튼 유체의 거동은 거의 알려져 있지 않다”며 “조수훈 학생이 수행한 선진 연구는 궁극적으로 공정 구조물 최적화, 공정 유동조건 최적화 등에 기여할 수 있다”고 연구 중요성을 강조했다.
조수훈씨는 “난류 유동에 대한 수치해석은 대학생이 연구하기 매우 어려운 분야인데, 이를 성공적으로 수행함으로써 심사위원들로부터 좋은 평가를 받은 것 같다”며 “난이도가 있는 주제인 만큼 힘든 순간도 있었지만 감사하게도 지도교수와 연구실 동료들로부터 많은 도움을 받아 잘 이겨낼 수 있었다”고 소감을 밝혔다.
한편, 전국 대학생 유체공학 경진대회는 대한기계학회에서 주관했다. 유체현상에 대한 원리 규명 및 창의적이고 공학적인 설계, 해석, 디자인 등을 위한 목적으로 지난 5일 광주 김대중컨벤션센터에서 열렸다.
광주=김한식기자 hskim@etnews.com
