"GIST 컨소시엄, 선진국도 어렵다는 극초음속 비행체 개발나선 이유는"

시뮬레이션 등 내년까지 '기초연구' 진행…"우주 여행용으로 활용 가능"

국내 연구진이 극초음속 비행체 개발을 위한 시뮬레이션과 표면 미세구조 설계기술 개발 결과를 공개해 관심을 끌었다. 우주 여행 발사체 개발의 근간이 만들어질 수 있기 때문이다.

광주과학기술원(GIST, 총장 임기철)은 최근 제주도에서 열린 대한기계학회 학술대회에서 미래형 극초음속 비행체 개발을 위한 연구 성과를 발표했다고 11일 밝혔다.

발표 내용은 우주항공 선진국도 하기 어렵다는 극초음속 공력가열 저감을 위한 표면 미세구조 설계 기술 개발 과제다. 

비행 중인 극초음속 차량의 상상 이미지 (제공=미 공군)

방위사업청과 국방과학연구소 지원을 받아 미래도전국방기술 연구개발사업 일환으로 수행됐다.

GIST를 주관으로 국내 4개 대학(인하대학교, 서울대학교, 부산대학교)이 컨소시엄을 구성, 극초음속 공력가열 저감 과제로 수행 중이다. 연구 책임자는 지솔근 GIST 기계로봇공학부 교수다.

이번 학회 학술대회에서는 GIST에서 5건, 극초음속 지상 실험을 수행하는 인하대에서 1건 등 총 6건의 연구 성과가 소개됐다.

먼저 극초음속 유동 시뮬레이션을 담당하는 지솔근 교수 연구실(발표자 지솔근 교수, 조수훈 석사과정생)에서는 극초음속 비행체 표면의 매우 얇은(1㎜ 내외) 경계층 유동에서 난류가 발생하는 메커니즘을 정교하게 시뮬레이션하고, 난류 발생을 억제하는 방법을 선보였다.

또 표면 미세구조를 설계 제작, 극초음속 시험체 제작을 담당한 GIST 이재욱 교수 연구실은 미세 기공(지름 50~100 ㎛ 수준)이 수천만 개 있는 다공성 표면을 경제적으로 제작하는 기법을 소개했다.

MEMS(미소전자기계시스템) 기술을 이용해 미세 기공을 제작하는 GIST 설재훈 교수 연구실(발표자: 김철영 박사과정생, 이윤재 석사과정생)은 미세 기공이 매우 정교하게 분포된 곡면을 제작하는 기법을 개발했다. 

극초음속 지상 실험을 담당하는 인하대 이형진 교수 연구실(발표자: 김덕민 박사)은 극초음속 지상 실험의 특성상 매우 짧은 실험 시간(1000분의1초 정도) 내에 극초음속 난류 유동을 계측하는 기법을 공개했다.

지솔근 교수는 “극초음속 공력가열 저감 기법을 시뮬레이션으로 예측하고 지상 실험으로 검증하는 통합적인 연구 과정은 우주항공기술 선진국인 미국과 유럽에서도 수행하기 힘든 국내 처음인 도전 과제"라며 "공력가열 저감 기법이 개발되면 우주여행을 위한 우주비행체 개발에도 기여할 것"으로 기대했다.

GIST 지솔근 교수가 최근 열린 대한기계학회 학술대회에서 극초음속 비행체 표면의 매우 얇은 경계층 유동에서 난류가 발생하는 메커니즘을 정교하게 시뮬레이션하고, 난류 발생을 억제하는 방법을 통해 어떻게 공력가열을 저감할 수 있는지 설명했다.(사진=GIST)

GIST 이재욱 교수가 최근 열린 대한기계학회 학술대회에서 미세 기공이 수천만 개 있는 다공성 표면을 경제적으로 제작하는 기법을 소개했다.