동문소개 : 경상대학교 이학진 교수

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1. 교수님에 대한 간단한 소개, 현재 계신 경상대학교 항공우주전산모델링연구실에 대한 소개 부탁드립니다.

 

   안녕하세요. 소개에 앞서 KAIST 항공우주공학과 뉴스레터를 통해 학과 교수님들과 동문 선후배님들께 인사드릴 수 있는 기회가 있어 큰 영광으로 생각합니다.

 

   저는 KAIST 항공우주공학과에서 이덕주 교수님 지도하에 2019년 2월에 박사학위를 받은 이학진입니다. 학위 이후 2019년 3월부터 2020년 8월까지 KAIST 기계기술연구소에서 연수연구원으로 근무하였으며, 2020년 9월부터 경상국립대학교 기계항공공학부에서 조교수로 근무하고 있습니다. 

   경상국립대학교 기계항공공학부에서 명노신 교수님과 함께 항공우주전산모델링 연구실(Aerospace Computational Modeling Lab., ACML)을 운영하고 있습니다. ACML 연구실에서 1명의 Post-doc, 8명의 박사과정, 10명의 석사과정 학생들과 함께 전산유체역학을 이용한 공력해석 및 설계, 항공기 결빙, 낙뢰 시뮬레이션, RF/IR 스텔스 연구들을 주로 수행하고 있으며, 최근에는 미래형 비행체인 도심 항공 모빌리티(Urban Air Mobility, UAM)에 대해 공력, 소음, 결빙, 낙뢰 연구들을 수행하면서 연구 범위를 확장하고 있는 중입니다. 
 

 

 

2. 해오신 연구, 현재 하고 계시는 연구나 향후 어떤 연구를 계획중이신지에 대한 간략한 소개 부탁드립니다.

 

   회전하는 로터 블레이드 주변의 유동장에서는 충격파, 동적 실속, 박리 지연 현상과 같은 복잡한 공기역학적 현상뿐만 아니라 주기적으로 발달하는 강한 익단 와류에 의해 비정상 후류 유동이 발생하는 것이 특징입니다. 특히 로터 후류는 로터 블레이드에 속도 성분을 유도하고 다른 로터 블레이드 또는 동체와의 간섭현상이 유발하는 것이 특징입니다. 따라서 로터 시스템에 대한 정밀한 공력해석을 수행하기 하기 위해서는 후류의 비정상 거동을 모델링하고 공기역학적인 영향을 제대로 고려해주는 것이 중요합니다. 저는 학위 과정 동안 와류법(Vortex Method)를 이용하여 로터 블레이드에서 발생하는 공력 성능과 후류 구조를 효율적으로 예측할 수 있는 전산해석자 개발 연구를 수행했습니다. 

   현재는 개발한 공력해석자를 모듈화하고 다른 요소기술과의 연계를 통해 공력해석뿐만 아니라 후류, 구조, 소음, 비행 동역학 해석까지 수행할 수 있는 통합해석자(Comprehensive Analysis, CA)를 구축하는 연구를 수행 중입니다. 최근 미래형 비행체인 UAM에 대한 개념이 구체화되면서 운송수단 패러다임의 변화와 함께 차세대 회전익기 개발 수요가 증가하고 있는 추세입니다. 회전익기 개발의 선두주자인 미국과 유럽에서는 헬리콥터 개발 과정에서 축적한 고도의 기술력을 바탕으로 차세대 회전익기와 UAM 개발 연구를 진행하고 있습니다. 국내에서도 오랜 기간 동안 요소기술 개발을 통해 선두 연구그룹의 수준에 상응하는 성숙된 기술력을 확보하였지만, 아직까지 요소기술들이 유기적으로 통합된 형태의 프로그램이 개발된 사례는 드문 실정입니다. 현재 국내 연구진들의 도움을 받아 공력-구조-소음-비행 동역학 통합해석자 구축 연구를 수행 중이며, 개발될 통합해석 프로그램을 활용하여 차세대 회전익기, UAM에 대한 통합해석 및 설계 연구를 수행할 계획입니다. 각 요소기술들을 모듈화함으로써 사용자가 직접 해석의 정확도(Fidelity)를 선택할 수 있는 환경을 제공하고, 수일 또는 수주의 시간이 걸리던 회전익기 전산해석을 시간 단위로 대폭 절약하여 UAM 비행체에 대한 다분야/다목적 최적 설계 연구도 현실화할 계획입니다. 이를 통해 미국의 회전익기 분야의 선두 연구 그룹인 Continuum Dynamics, Advanced Rotorcraft Technology, Johnson Aeronautics의 기술력을 넘어서는 통합해석 프로그램을 자체적으로 구축하고자 합니다. 또한 나아가 기존의 헬리콥터와 달리 새로운 형상을 갖는 UAM 비행체에 대한 결빙 및 낙뢰 시뮬레이션을 통해 항공기 안전 인증 연구도 함께 수행할 계획입니다.

<그림 1> 비선형 와류격자법을 이용한 로터 블레이드 공력 성능 및 후류 구조 예측

 

 

<그림 2> 비선형 와류격자법을 이용한 와도장 및 후류구조 비교 : (a) : 단일로터, (b) : 멀티로터

 

 

 

3. 연구를 해오시면서 느끼셨던 어려움, 비단 연구가 아니더라도 어려웠던 일에 대한 극복하는 과정에 대해 후배들에게 알려주고싶은 점이 있다면?

   저의 개인적인 경험에 비추어 말씀드리면 학위 과정 동안은 성공의 기쁨을 느끼는 찰나의 순간보다 무수히 많은 실패의 연속이었던 것 같습니다. 며칠 동안 코드 전체를 뒤지며 버그를 찾고 고심 끝에 돌린 수치해석 계산이 발산하거나 실험치와 동떨어지는 결과를 얻는 경우도 많았으며 학회 논문의 제출 마감 기한이 다되도록 뚜렷한 결과가 안 나올 때도 있었습니다. 연구를 수행하는 과정에서 이러한 일련의 일들이 반복되다 보면 자신의 능력에 대해 회의감을 느끼게 되고 우리가 슬럼프라고 부르는 시간을 겪게 됩니다. 슬럼프라는 것은 누구나 겪는 일임을 알고 있지만 정작 본인이 그 시기가 되면 인정하지 못하고 더 강한 압박을 가할 때가 있습니다. 힘들고 힘에 부칠 때에는 스스로 슬럼프임을 인정하고 스스로에게 가하는 채찍을 잠시 내려놓고 휴식을 주고 위로해주면 어떨까 싶습니다.

 

   항공기도 고도를 높이기 위해 무리하게 기수를 올리면 실속에 빠지듯이, 연구 생활도 Burn-out이 되지 않고 목표점까지 도달할 수 있도록 자신만의 Flight envelope을 잘 설계하셨으면 합니다. 마지막으로 비단 연구뿐만 아니라 생활하면서 어려움을 겪는다는 것은 자신이 나약하다는 의미가 결코 아니라는 것을 후배님들이 알아주셨으면 합니다. 
 

 

 

4. KAIST에 있을 때 가장 기억에 남는 에피소드가 있으시다면 무엇인가요?

 

   KAIST에서의 시간을 회상해보니 오랜 기간 동안 함께 생활한 공력음향학(Aeroacoustics) 연구실 선후배들과의 추억들이 가장 먼저 떠오릅니다. 지금은 3314호 연구실 명판에서 공력음향학 연구실 이름이 내려왔지만, 제가 있던 당시에는 전일제 학생만 16명이 있다보니 연구실에서 보내는 작고 소소한 일상들이 에피소드로 남고 소중한 추억이 되었습니다. 기억에 남는 에피소드로는 육국항공학교를 방문하여 실제로 접하기 힘든 헬리콥터를 직접 경험한 기억이 있습니다. 또한 2018년 11월 28일에 고흥 나로우주센터를 방문하여 누리호 시험발사체 발사 시 방사되는 제트 소음을 마이크로폰을 이용하여 측정해본 적이 있습니다. 우리나라 최초로 국내기술로 개발된 누리호 시험발사체의 성공적인 발사를 현장에서 지켜보며 감동했던 추억이 있습니다. 이외에도 지도 교수님의 적극적인 지원 덕분에 학위과정 동안 풍력터빈 분야 선두 연구 그룹인 덴마크 공과대학과의 Joint 워크샵에 매년 참석할 수 있었고 논문의 저자로만 만나던 연구자들을 실제로 만나 뵙고 교류할 수 있었던 귀중한 경험을 할 수 있었습니다. 

   정기적으로 항공우주공학과 선후배님들이 모여 축구 경기했던 기억도 납니다. 매년 봄이면 학부생팀과 유체, 구조, 제어 연구분야 별로 팀을 구성하여 서로 간의 자웅을 겨뤘습니다. 그리고 가을이 되면 연구분야 구분없이 항공우주공학과 전체가 한 팀이 되어 교내 축구 대회에 출전했습니다. 주기적으로 같이 운동하며 학과 내의 사람들과 끈끈한 동료의식을 형성할 수 있었고 연구 외적으로 소통할 수 있었던 소중한 시간이었습니다.
 

                                         <그림 3> 육군항공학교 방문 (2014년)                                                                         <그림 4> 연구실 스승의 날 행사

 

                                             <그림 5> KAIST-DTU Joint Workshop (2018년)                                            <그림 6> 항공우주공학과 축구 경기 (2014년)

 

 

5. 진로를 고민하는 항공과 후배들에게 선배로서 해주고 싶으신 말씀

 

   진로 고민을 하고 있는 학과 후배님들에게 직접적인 조언은 전하기 보다는 후배님들의 비전에 대해 짧게 말씀드리고 싶습니다.

 

   제가 주로 연구하고 있는 회전익 분야에서는 차세대 회전익기와 UAM 개발을 위해 국내외 유수의 기관 및 회사들이 치열한 각축전을 벌이고 있습니다. 1940년대 Igor Sikorsky가 제안한 단일 메인로터 형상의 헬리콥터에서 벗어나 새롭고 다양한 형상을 갖는 수직이착륙기들이 제안되고 있는 상황이며 이제는 머지않은 미래의 UAM 시장을 선도할 게임 체인저(Game changer)가 되기 위한 치열한 경쟁이 본격화되고 있습니다. 회전익 분야 이외에도 최근 국내에서는 KF-X 사업을 통해 개발된 한국형 전투기(‘KF-21 보라매’)의 시제기가 공개되었고 한국형 발사체(‘누리호’)의 1단 종합연소시험도 성공적으로 마쳤습니다. 4차 산업혁명의 시대와 맞물려 과도기적인 시기를 보내고 있지만 항공우주분야는 국내외적으로 꾸준한 발전과 성장을 거듭하고 있습니다. 이처럼 후배님들이 활약할 무대가 커짐에 따라 KAIST 항공우주공학과에 있는 후배님들의 역할이 더욱 중요해졌다라고 감히 말씀드릴 수 있겠습니다.

 

   후배님들은 세계 유수의 대학들과 견줘도 손색이 없는 연구 환경에서 훌륭하신 학과 교수님들의 교육과 학과의 지원을 받으며 우수한 동료들과 함께 연구하고 있습니다. 자부심을 가지고 자신이 생각하는 것보다 훨씬 좋은 환경에서 훌륭한 연구를 하고 있음을 잊지 않으셨으면 합니다. 든든한 울타리 안에서 각자의 분야에서 활약할 수 있는 모습으로 성장할 수 있기를 진심으로 응원합니다. 정갈하지 못한 문장과 짧은 글귀가 후배님들에게 작게나마 도움이 되길 바라며 인터뷰를 마치도록 하겠습니다.

 

   인터뷰의 기회를 주긴 학과에 다시 한 번 감사의 말씀을 드리며 멀리서도 학과의 발전을 진심으로 기원합니다. 
 

 

원고             이학진 교수님[hlee@qnu.ac.kr]

편집         이재호[barbossa0412@kaist.ac.kr]