항공우주기술은 수많은 관련 산업분야를 발전시키고 기술선진국으로 도약하는 원동력으로 미래의 국가 경쟁력을 좌우하는 차세대 선도 기술로 주목받고 있다. 최근 우리나라 역시 아리랑 1호와 2호 개발, 천리안 위성의 발사 성공으로 세계적으로 기술력을 인정받으며 짧은 기간 동안 비약적인 발전을 이루고 있다.
세계 최고성능의 ‘공력탄성학(aeroelasticity)’ 안정성 예측 프로그램
카이스트 항공우주공학전공 이인 교수는 국내 항공우주구조, 복합재료 및 스마트구조의 해석 및 설계의 권위자로 국내 항공우주기술 관련 사업 분야 발전을 위해 많은 연구를 진행해 오고 있다.
이 교수의 연구 중 가장 큰 성과 중 하나는 초음속 고등 훈련기(T-50)와 같은 고성능 항공기 구조의 효율적인 안정성 해석 및 설계를 위한 유체․구조 연계 안정성(플러터) 해석․설계 프로그램의 개발이다. 이 프로그램은 세계 최고 성능 항공기 구조의 공력탄성학적 안정성 설계 프로그램으로 한국항공우주산업(주)에서 개발된 고등 훈련기인 T-50 기체의 안정성 설계에 성공적으로 활용됐다.
이인 교수가 개발한 공력탄성학적 안정성 판별 프로그램은 기존에 사용되던 오일러(Euler) 기법(비행체 구조물에 작용하는 공기역학적인 힘을 계산하기 위해 사용되는 오일러 방정식의 해를 얻는 기법)보다 약 100배 이상, 나비어-스톡스(Navier-Stokes) 기법(비행체 구조물에 작용하는 공기역학적인 힘을 계산하기 위해 사용되는 나비어-스톡스 방정식. 즉, 점성을 가진 유체에 대한 일반적인 운동방정식의 해를 얻는 기법)을 이용한 결과보다 약 1,000배 정도의 빠른 결과를 얻을 수 있으며, 특히, 해석의 효율성은 기존의 기술에 비해 비교할 수 없을 만큼 높다는 장점을 가지고 있다.
이 교수가 개발한 프로그램을 고등 훈련기인 T-50의 개발에 적용하여 안정된 항공기를 효과적으로 설계할 수 있었다. T-50의 수많은 비행 시험을 통해 이 교수의‘공력탄성학(aeroelasticity)’ 안정성 예측 프로그램의 성능이 세계 최고임을 입증했다.
이 교수는 “이 프로그램의 개발이 국내에서 고성능 초음속 항공기를 성공적으로 개발하는데 크게 공헌했습니다. 특히, T-50 항공기를 개발하는데 있어 반드시 수행해야 하는 공력탄성학적 안정성에 대한 설계과정의 막대한 실험 비용과 플러터(고속 비행 중인 비행기의 날개나 동체에 일어나는 진동으로 공중분해의 원인)에 대한 풍동 실험(약 300억 원 이상)을 대체할 수 있게 되어 약 2년 이상의 항공기 개발기간을 단축했습니다.”라며 프로그램 개발에 대한 자부심을 내비쳤다.
그 외 유체 및 구조의 다양한 비선형성을 고려할 수 있는 압축성 및 비압축성 유체․구조 연계 안정성 해석 프로그램을 개발, 비선형 유체․구조 연계 해석에 대해 유체의 점성효과를 고려할 수 있는 프로그램 개발 등 많은 연구를 통해 다양한 프로그램을 개발해 오고 있다.
국내 항공우주분야의 발전과 후학양성에 최선
▲ 항공우주발전과 과학기술의 진흥을 이끌고 있는 이인교수는 중국 난징항공항천대학 Honar ary Professor(영예교수) 선정과 기념식수를 통해 한국인위 위상을 높였다.ⓒ대한뉴스
이 교수가 연구․개발한 ‘공력탄성학(aeroelasticity)’ 안정성 예측 프로그램 등의 연구 기법은 항공기 개발 기간과 비용을 획기적으로 단축시켜 국내 항공우주분야의 발전에 크게 이바지했으며, 향 후 고성능 항공기, 미사일, 로켓 등 항공․우주 비행체의 설계 및 개발에 효율적으로 적용될 것이다.
또한, 대형 교량 또는 대형 고층 빌딩 등과 같은 토목 구조 및 건축 구조물에도 효율적으로 적용되어 파급 효과가 기대된다. 그는 이와 같은 항공우주발전과 과학기술의 진흥을 통하여 국가발전에 기여한 공로를 인정받아 2008년 4월 과학기술 훈장 ‘웅비장’을 받았고, 중국 내 최우수 항공우주대학인 ‘난징항공항천대학’에서 외국인에게 수여되는 최우수 영예인 Honorary Professor(영예교수)로 선정되었다.
또한 2007 년에는 ‘난징항공항천대학’에서 기념식수를 하여 한국인의 위상을 높였다. 그 외 국제학술대회 기조강연, 국제학술회의, 국제 저명대학 및 연구소 초청강연 등 총 90 여 회 이상의 강연활동과 국제저명학술논문 150회 및 총 570편 이상의 논문을 발표하여 세계 항공우주분야의 발전에 크게 기여해 2010년 미국항공우주학회(AIAA : American Institute for Aeronautics and Astronautics) 석학회원(Fellow)에 선임되었다. 미국항공우주학회는 세계 100 여 개 국가에 회원을 두고 있는 세계 최대 및 최고의 학회이다.
이 교수는 “석학회원(Fellow)은 미국항공우주학회 전체 회원 중 매년 0.08% 정도가 선임되게 때문에 경쟁이 상당히 치열한데 선정되어 영광이라 생각합니다. 석학회원(Fellow)의 선정으로 AIAA 와의 교류를 통해 국내 항공우주분야의 발전과 후학양성에 최선을 다 할 계획입니다.”라며 석학회원(Fellow) 선정에 대한 소감을 전했다.
국내 항공우주기술 분야가 발전하기 위해 많은 연구 인력들의 노력이 필요하다고 주장하는 이인 교수. 그는 한 분야를 연구함에 연구자가 목표를 세워 이에 대한 끊임없는 투자와 연구를 이어나갈 수 있는 연속성이 가장 중요하다고 말한다. 또한, 각 분야 연구 산업이 함께 어우러져 그로 인한 시너지 효과를 창출할 수 있게 환경을 조성하는 일 역시 중요하며 이러한 환경이 조성 되어야 연구를 통해 산업체나 우리 생활에 좀 더 실질적으로 활용할 수 있는 결과물을 만들어 낼 수 있다고 주장한다.
앞으로 이 교수의 항공우주분야에서의 많은 연구 활동과 국제적 학술활동이 국내 항공우주기술 분야의 발전과 대한민국 과학기술의 위상을 높이길 기대해 본다.
김남근 기자
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