열수력 및 에너지 시스템 연구실
Thermal Hydraulics & Energy System Lab

2021-03-05 262

사람이 살아가는 데 필수적인 공기나 물은 공학적 관점에서는 에너지를 전달하는 매개체다. 우리의 일상과 밀접한 관련이 있고, 유체와 열의 전달 현상을 이용하는 대표적인 것으로는 열 에너지로부터 전기를 생산하는 발전소가 있다. 석탄 또는 천연가스를 이용하는 화력, 그리고 핵분열 에너지를 이용하는 원자력 등 발전소는 열을 만들어내는 에너지원은 각기 달라도 물을 끓여 수증기를 만들어내고, 증기의 힘으로 발전 터빈을 작동시켜 전기에너지를 생산한다. 일반적으로 발전소 열효율이 30~50%인 것을 감안한다면 발전소에서 생산되는 전기 에너지의 최소 2배에서 3배의 열이 발전소에서 생성된다고 생각할 수 있다.

 

기계공학과 조항진 교수가 이끄는 ‘THE (Thermal Hydraulics & Energy) 시스템 연구실’은 열과 유체의 전달 현상에 대한 연구를 바탕으로 에너지를 생성/전달하고, 이를 이용하는 효율적인 에너지 시스템을 구현하는 연구를 진행하고 있다. 구체적으로는 표면 구조 특성 변화를 통해 열전달 효율을 향상시키는 연구와 핵융합로의 냉각 채널 설계 연구를 진행하였다. 뿐만 아니라 일본 후쿠시마 원전 사고 이후 원자력 안전에 대한 관심이 증가한 만큼 안전성 증진을 위한 새로운 원자력 발전 시스템 설계도 진행 중이다.

 

THE 시스템 연구실에서 수행하는 연구는 발전소의 안전성과 열효율을 높이는 데 활용될 뿐만 아니라, 어떠한 에너지 시스템을 설계하는 일에도 활용될 수 있다. 예를 들면 휴대전화나 랩톱 컴퓨터 등 모바일 전자기기의 냉각, 수소 생산이나 LNG 시스템 등에 활용할 수 있는 열교환기 개발 등에도 적용된다. 또한 유체 전달 현상에 대한 이해는 에너지 산업 외에도 바이오 공학과 같이 유체가 존재하는 시스템이라면 모든 곳에 활용된다. 현재 THE 시스템 연구실은 실험과 시뮬레이션을 결합한 복합적 접근을 통해 상변화 및 열/유체의 특징에 대해 연구하고 있으며, 최적의 에너지 시스템 설계를 진행하여 세계적인 경쟁력을 갖춰 나갈 계획이다.