【브레이크뉴스 대구】이성현 기자=계명대(총장 신일희)는 기계공학과 김익현 교수 연구팀의 극초음속 경계층 제어에 관한 연구논문이 항공·우주 분야의 세계적 권위 학회인 미국항공우주학회(AIAA) 저널에 게재됐다고 10일 밝혔다.

▲ 왼쪽부터 디비아 할샤발디니 연구원(제1저자, 계명대), 라제시 교수(공동교신저자, IIT Madras), 김익현 교수(공동교신저자)  © 계명대

이번 논문에서 연구팀은 극초음속 유동 영역에서 ‘능동 흡입(Active Suction)’의 파라메트릭 효과를 수치적으로 분석하며, 극초음속 비행체의 공기역학적 성능을 개선할 수 있는 핵심 메커니즘을 제시했다.

극초음속 비행체는 음속의 5배 이상으로 비행하는 초고속 비행체로, 극한의 공기역학적 조건에 직면한다. 이러한 환경에서는 경계층 천이 현상이 비행체 성능에 큰 영향을 미치며, 특히 난류 발생으로 인한 불안정성이 필연적으로 발생한다.

연구팀은 표면에서의 기체 능동 흡입 기술이 경계층 내 에너지 분포를 조절해 천이를 지연시키고, 이를 통해 비행체의 공기역학적 안정성을 향상시킬 수 있음을 규명했다.

김익현 교수 연구팀은 AIAA 저널(ISSN:1533-385X, ENGINEERING, AEROSPACE 분야 Q2 카테고리)에 발표한 논문“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)”에서 능동 흡입의 강도, 위치, 각도 및 흡입 슬롯(slot)의 개수와 폭 등 다양한 파라미터가 경계층 천이에 미치는 영향을 분석했다.

연구 결과, 최적화된 흡입 조건을 적용하면 극초음속 경계층 천이를 효과적으로 지연시킬 수 있으며, 이는 비행체의 공기역학적 성능을 크게 향상시키는 것으로 나타났다.

한국연구재단의 우수신진연구사업 지원을 받아 수행된 이번 연구는 계명대 충격파 및 기체역학 실험실 소속 디비아 할샤발디니(Divia Harshavardini) 연구원이 제1저자로 참여했으며, 김익현 교수와 인도공과대학 마드라스 캠퍼스(Indian Institute of Technology Madras, IIT Madras) 라제시(Rajesh) 교수가 교신저자로 참여하는 국제 공동연구로 진행됐다.

김익현 교수는 연구 결과에 대해 “능동 흡입 파라미터의 최적화를 통해 경계층 천이를 지연시키는 기술은 극초음속 비행체의 공기역학적 성능 향상뿐만 아니라, 안정성 증대 및 연료 소비 절감 등 공학적 측면에서도 긍정적인 효과를 가져올 것”이라고 밝혔다.

<구글 번역으로 번역한 영문 기사의 전문 입니다. 번역에 오류가 있을 수 있음을 밝힙니다.>

Professor Kim Ik-hyun's research team at Keimyung University publishes paper in the American Institute for Aeronautics and Astronautics (AIAA)

Keimyung University (President Shin Il-hee) announced on the 10th that a research paper on hypersonic boundary layer control by Professor Kim Ik-hyun's research team in the Department of Mechanical Engineering was published in the journal of the American Institute for Aeronautics and Astronautics (AIAA), a world-renowned aeronautics and space society.

In this paper, the research team numerically analyzed the parametric effect of 'active suction' in the hypersonic flow region and presented a key mechanism that can improve the aerodynamic performance of hypersonic vehicles.

Hypersonic vehicles are ultra-high-speed vehicles that fly at more than five times the speed of sound and face extreme aerodynamic conditions. In such an environment, boundary layer transition phenomena have a significant impact on vehicle performance, and instability inevitably occurs due to turbulence.

The research team has found that active gas suction technology on the surface can delay the transition by controlling the energy distribution within the boundary layer, thereby improving the aerodynamic stability of the aircraft.

Professor Ik-Hyun Kim's research team analyzed the effects of various parameters such as the intensity, location, angle, and number and width of suction slots of active suction on the boundary layer transition in the paper "Numerical Study on Parametric Effects of Active Suction for Transition Delay in Hypersonic Boundary Layers" published in the AIAA Journal (ISSN:1533-385X, ENGINEERING, AEROSPACE Category Q2) .

The results of the study showed that applying optimized suction conditions can effectively delay the hypersonic boundary layer transition, which significantly improves the aerodynamic performance of the aircraft.

This study, which was supported by the Excellent Young Researcher Program of the National Research Foundation of Korea, was conducted as an international joint research with Divia Harshavardini, a researcher at the Shock Wave and Aerodynamics Laboratory of Keimyung University, as the first author, and Professor Ik-Hyun Kim and Professor Rajesh of the Indian Institute of Technology Madras (IIT Madras) as the corresponding authors.

Professor Ik-Hyun Kim stated about the research results, “The technology that delays boundary layer transition by optimizing active intake parameters will not only improve the aerodynamic performance of hypersonic vehicles, but also have positive effects in terms of engineering, such as increased stability and reduced fuel consumption.”