계명대학교 기계공학과 김익현 교수 연구팀이 “다목적 유전 알고리즘 기법을 활용한 극초음속 유동에서의 분출냉각 최적화(Multiobjective optimization of transpiration cooling in hypersonic laminar flow using a genetic algorithm approach)”에 관한 연구 성과를 국제 저명 학술지에 발표했다. 김익현 교수와 호세인자데(Hoseinzade) 석사 연구원이 공동으로 진행한 이번 연구는 항공우주 분야 최상위 학술지인 Aerospace Science and Technology(ISSN:1626-3219, ENGINEERING, AEROSPACE 분야 Q1 카테고리)에 게재됐다.
(https://doi.org/10.1016/j.ast.2024.109414)
분출냉각은 극초음속 비행체에 적용되는 대표적인 표면 냉각 기술로, 냉각 유체를 다공성 매질을 통해 경계층 내부로 분사시켜 표면의 열 전달량을 감소시키는 방식이다. 냉각 유체의 분사 비율은 냉각 유체의 소비량, 저장조의 부피, 표면 냉각 효율에 큰 영향을 미치며, 극초음속 비행체의 냉각 시스템 설계 시 중요한 변수다. 일반적으로, 냉각 유체의 사용량을 줄이면 표면 냉각 효율이 감소하기 때문에, 이 변수들 간의 균형을 맞추는 것이 중요하다.
이번 연구에서는 냉각 유체의 분사 비율이 표면 냉각 효율, 저장조의 크기, 냉각 가능한 길이에 미치는 영향을 다목적 유전 알고리즘을 통해 분석했다. 김익현 교수는 “이번 연구에서 제시한 다목적 유전 알고리즘을 활용한 냉각 유체의 분사 비율 최적화 결과는 극초음속 비행체의 표면 냉각 시스템 설계에 기여를 할 것이며, 초고속 유동의 열보호 시스템 설계 분야에도 응용될 수 있을 것”이라고 밝혔다.
이번 연구는 계명대 기계공학과의 호세인자데(Hoseinzade) 석사 연구원이 제1저자로, 김익현 교수가 연구책임자로 참여했으며, 한국연구재단의 우수신진연구사업의 지원으로 수행됐다.
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