동아대학교는 기계공학과 구본찬 교수 연구팀의 논문이 국제 SCI급 학술지 Physics of Fluids 7월호에 게재됐다고 24일 밝혔다. 이번 논문은 복잡한 유체 흐름을 빠르고 정확하게 예측할 수 있는 분석 알고리즘을 제시한 것으로, 제1저자는 기계공학과 4학년 강한비 학생이 맡아 주목받았다.
논문 제목은 *Physics-Regulated Dynamic Mode Decomposition for Two-Dimensional Laminar Flow Past Square Cylinder(이차원 사각 실린더 주위 층류 유동에 대한 물리 제약 동적 모드 분해)*로, 구본찬 교수와 유지호 한국기술교육대 교수가 교신저자로 참여했으며, 이진 동아대 교수와 박성군 서울과학기술대 교수도 공동 저자로 이름을 올렸다.
연구팀은 유체역학 해석 기법인 ‘동적 모드 분해(DMD)’에 연속방정식(질량 보존)과 운동량 보존 방정식 등 실제 물리 법칙을 반영한 새로운 형태의 분석 기법 ‘PRDMD(Physics-Regulated DMD)’를 확장·적용해 높은 정확도와 물리적 타당성을 확보했다.
특히 이번 연구는 기존 PRDMD가 고려하지 않았던 비선형 항(운동량 보존 법칙의 대류 항)을 선형 변수로 분해해 모델에 적용함으로써, 소용돌이 구조와 힘 계수를 초당 수백 배 빠르게 예측할 수 있는 기반을 마련했다. 이는 센서 노이즈가 많은 환경이나 데이터가 제한된 상황에서도 유효하게 작동해 실제 산업 현장 적용 가능성을 크게 높였다.
구 교수팀은 “기존 PRDMD는 단순한 선형 모델에 의존해 복잡한 유동을 충분히 설명하지 못했으나, 이번 확장 연구는 비선형 보존 법칙을 함께 고려함으로써 현실 유동의 예측력을 크게 향상시킨 것이 특징”이라고 밝혔다.
제1저자인 강한비 학생은 “유체 분야에서 상위권으로 꼽히는 저널에 학부생으로서 논문을 게재하게 돼 영광”이라며 “연구 과정의 부족함을 극복할 수 있도록 지도해주신 교수님들께 진심으로 감사드린다”고 소감을 전했다.
이번 성과는 디지털 트윈, 열교환기, 공조 시스템 등 복잡한 유동 시스템의 실시간 예측에 활용될 수 있는 기술로 평가되며, 향후 의료·에너지·항공 등 다양한 분야에서의 응용이 기대된다.