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    학술대회 참관기 게시판 내용
    제목 AIAA AVIATION FORUM 2018 / AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference 참관기
    작성자 이인철
    작성일 2018-07-12 오후 4:48:41

    미항공우주학회(American Institute of Aeronautics and Astronautics, AIAA)가 주관하는 AVIATION FORUM은 AIAA의 주관하에 열리던 여러 학회들을 한 곳에 모아 주최하는 종합 학술대회이며 2018년에는 애틀란타에서 개최되었습니다. 올해로 24회를 맞이하는 미항공우주학회와 유럽항공우주협회(Council of European Aerospace Societies, CEAS)가 공동으로 주관하는 공력음향학학회 (AIA/CEAS Aeroacoustics Conference)를 비롯하여 다음의 12개 학술대회가 이번 AVIATION FORUM 2018에서 열렸습니다.


    총 2,500명 이상의 인원이 이번 학술대회에 등록하였으며 학술대회에 등록하면 자신의 전공분야뿐만 아니라 함께 개최되는 다른 분야의 학술대회에도 대부분 참석이 가능하였습니다. 그리고 Lockheed Martin, Boeing, Airbus 등의 항공우주분야 대표 기업을 비롯하여 여러 기업들의 전시부스가 마련되어 있어 항공우주분야의 최신 현황을 파악하고 새로운 정보를 접할 수 있는 좋은 기회였습니다. 다만 중국에서 참여할 예정이었던 다수의 인원이 비자 문제로 참여하지 못해 여러 발표가 취소된 점은 아쉬움으로 남습니다.


     


    학술대회는 애틀랜타 시내 중심부에 위치한Hyatt Regency Atlanta 호텔의 지하 1-3층에서 열렸습니다. 13개 분야의 학회가 열리다보디 약 40곳의 크고 작은 장소에서 Technical session이 동시에 진행되었습니다.


     


    AVIATION FORUM의 가장 큰 특징 중에 하나는 Forum 360이라는 Panel Session입니다. 매년 가장 이슈가 되고 있는 주제에 대해 사회자와 초대받은 패널들이 토론을 하고 토론 이후에는 일반 참석자들의 질문과 의견을 주고 받는 Session입니다. Plenary Lecture와 함께 Forum 360은 학술대회 기간동안 실시간으로 중계되며 Q&A Session에서는 온라인으로도 질문을 받음으로써 최신의 주제에 대해서 다양한 경로를 통해 소통하는 자리입니다. 또한 Forum 360 Session은 학술대회 기간 이후에도 AVIATION FORUM 홈페이지에서 시청이 가능합니다. 이 Session에서는 항공우주 분야에서 현재 혹은 앞으로 주목해야하는 주제를 다루기 때문에 Forum 360의 주제만을 살펴보는 것만으로도 업계의 현황을 대략적으로 파악할 수 있는 흥미로운 Session입니다. 올해에는 아래의 아홉가지 주제에 대해서 Forum 360 Session이 진행되었습니다.


     


    AVIATION FORUM 2018의 Premier Sponsor로 학술대회를 후원한 Lockheed Martin의 최신 전투기인 F35는 이번 학술대회의 가장 뜨거운 주제 중 하나였습니다. “F-35 Lightning II – From Concept to Cockpit”이라는 주제의 Special Programming이 6/26 (화), 6/27(수) 양일간 펼쳐졌습니다. Plenary Lecture와 Forum 360 Session 각각 하나씩, 3개의 Technical Session이 진행되었으며 그 중 Plenary Lecture와 Forum 360 Session은 학술대회 홈페이지에서 다시보기로 시청이 가능합니다. 학술대회에서 발표된 내용이라 일반인에게 공개가 가능한 수준의 정보였지만 우리 나라에서도 도입하기로 한 최신 전투기와 관련된 정보를 한자리에서 살펴볼 수 있는 좋은 기회였습니다.


     


    4차 산업과 관련된 주제가 AVIAITION FORUM 2018에서도 다뤄졌습니다. 우선 Drone으로 많이 알려진 무인기와 관련된 논문이 여러 Session에서 소개되었습니다. 우선 CPU 제조사로 유명한 Intel의 부사장이 Drone을 주제로 한Plenary Lecture를 보여줬습니다. Drone 혹은 UAV (Unmanned Aerial Vehicle) 만으로 따로 Session이 만들어지지는 않았지만 Propeller Rotorcraft and V/STOL Noise Session이나 Propeller Aerodynamics Session 등에서 관련 내용이 소개되었습니다. 그리고 또 다른 4차 혁명 주제인 Big Data는 Data Science in ATC/ATM Session이 별도로 마련되어 다뤄졌습니다. Session 제목에서도 알 수 있듯이 항공우주 분야에서는 Big Data가 효율적인 항공편 운영과 항공편 지연 예측 등 공항의Air Traffic Control에 어떻게 활용되고 있는지를 이해할 수 있었습니다.


     


    ITAR(International Traffic in Arms Regulations)는 미국 정부 규정으로 국방 관련 미 군수품 목록에 대한 수출입을 제어하는 것으로 항공우주 분야에는 ITAR이 적용되는 연구 내용이 많아서 다른 연구자나 관련 종사자에게 공개하거나 그들과 공유할 수 있는 기회가 많지 않습니다. AIAA FORUM 2018에서는 ITAR의 적용을 받는 연구 내용을 소개할 수 있는 기회를 6/26 (화), 6/27 (수) 양일 동안 세 개의 Technical Session에서 마련했습니다. 미국시민원을 증명서와 추가적인 서류를 접수하여 별도의 뱃지를 부여받은 인원만 Session에 참여할 수 있으며 Session이 열리는 동안 Session룸 앞에는 무장 미국 경찰이 경계를 서서 허가받은 인원만 참여할 수 있도록 관리되었습니다.


     


    다른 학술대회와 마찬 가지로 AVIATION FORUM 2018에서는 학술대회장 한편에 별도의 전시공간을 마련하여 6/26(화)부터 6/28(목)까지 전시행사를 진행하였습니다. 다만 Technical Session 사이의 휴식 시간 중 몇몇 시간을 “Networking Break in Exposition Hall”으로 지정해서 커피 등 음료를 전시 공간에서만 제공함으로서 전시업체와 참가자가 자연스럽게 만날 수 있는 기회를 제공하였습니다. 또 일반참가자에 한해서 점심 중 한 번을 전시공간에서 제공함으로서 참가자들이 전시공간에 오래 머무를 수 있도록 유도하는 점도 인상 깊었습니다.


     


    AVIATION FORUM 2018은 학부생이나 대학원생의 참여를 독려할 수 있도록 여러 이벤트를 준비했습니다. 우선 학부생은 일반참가자의 1/10 미만의 등록비, 대학원생은 일반참가자의 1/6 정도의 등록비로 학술대회에 참가가 가능했습니다. 또한 학술대회가 공식적으로 시작되기 전인 6/25(일)에는 학생들을 위한 Welcoming Reception이 있었으며 학생들의 구직활동에 도움이 될 수 있는항공우주 관련 기업의 인사 담당자들과 만날 기회를 제공하였습니다. 그리고 몇몇 학생들이 학술대회 기간 동안 본인의 이력서를 전시부스의 담당자에게 제출하는 것을 볼 수 있었습니다.


     


    AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference 동향: 이번 학술대회에서는 여러 분야의 Technical Session이 열렸습니다. 그 중에서도 Jet acoustics Session이 8개, Airframe / High-lift noise Session이 7 개로 가장 많은 발표가 있었으며 그 뒤를 이어 Acoustic / Fluid Dynamics Interactions, Duct Acoustics, Computational Aeroacoustics Session에서 많은 논문 발표가 있었습니다. 지역별로는 미국 참가자의 발표가 가장 많았으며 독일, 이탈리아, 프랑스, 영국 등 유럽 참가자의 발표가 그 뒤, 그리고 아시아 참가자의 발표가 많았습니다. 논문의 상당수는 대학교에서의 발표였습니다. 그리고 NASA Glen Research Center등 연구기관에서의 발표도 다수 있었습니다. 특히 NASA나 Navy 등 미국 연구 기관이나 그들과의 공동연구를 통해 준비된 논문이 발표될 때 많은 참가자들이 모이는 모습을 볼 수 있었습니다. 아마도 그들이 발표하는 연구 주제가 앞으로 관련 분야에서 나아가야할 일종의 방향등으로 인식되기 때문인 것으로 생각되었습니다. 이번 학술대회에서 발표된 논문 중 Aeroacoustics Conference를 중심으로 인상적인 논문 몇 편을 요약해 보았습니다. Figure 8의 아래부분에서 볼 수 있듯이 대부분의 Technical Session에서 사진 및 동영상 촬영은 엄격히 금지되어 있어서 개인 사진 촬영이 허용된 발표에 대해서만 사진을 촬영하였습니다.


     


    현재 운행중인 항공편을 분석함으로서 어느 부분에서 항공기의 연료가 많이 소비되고 있으며 탑승객의 시간이 많이 소요되는지를 보여주었습니다. 더 효율적인 항공기 운행을 위해 새롭게 개발 중인 HWB (Hybrid Wing Body) 등의 컨셉을 소개하기도 하였습니다. 흥미로운 점은 현재 군용기에서 사용중인 공중급유기를 활용해서 민간 항공기의 운행 효율을 높일 수 있다는 주제였습니다. 현재는 전 세계적으로 허브공항을 중심으로 항공기가 운행되고 있으며 허브공항에서 지역공항까지의 거리는 대부분 1000 nm (nautical mile)로 짧은 편이라고 합니다. 이 짧은 거리를 운행하기 위해 항공기가 이착륙함으로써 연료 소비가 심하고 탑승객은 환승으로 인해 수 시간의 대기 시간이 필요한 상황입니다. 공중급유기를 이용해서 AAR (Aerial to Aerial Refilling) 시스템을 완성하면 이러한 상황을 극복해서 연료 소비를 줄일 수 있고 전체 여행시간을 줄일 수 있다는 주장이었습니다. AAR 시스템은 획기적이긴 하지만 날씨나 주변 환경 소음 문제 등 풀어야할 문제가 많다는 지적도 있었는데 앞으로 어떻게 진행되어 나갈지 흥미로운 내용이었습니다.


     


    AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference는 매년 AIAA Aeroacoustics Award를 수여하는데 2018년 수상자로 선정된 California Institute of Technology의 Tim Colonius 교수가 수상 기념 발표를 하였습니다. 유동의 Shear Layer에서 생성되는 vortex에 관해 그동안 Colonius 교수와 그 연구실 출신 연구자가 수행해왔던 연구를 요약해서 보여주었습니다. PSE(parabolized stability equations)를 이용한 wave packet 연구나 LES(Large Eddy Simulation)를 이용한 제트 연구 등 Colonius 교수가 그 동안 수행한 실험 연구와 수치해석 연구를 한 번에 볼 수 있는 좋은 기회였습니다.


     


     


    Intel의Anil Nanduri 부사장이 보여준 Drone에 관한 Plenary Lecture는 가장 흥미로운 발표 중에 하나였습니다. Drone의 체공시간, 비행거리 등 성능에 대한 관점보다는 수많은 Drone을 어떻게 연결하고 Drone으로 부터 채집되는 수십 TB의 데이터를 어떻게 빠르게 처리하고 활용할 것인지에 촛점을 맞춘 발표였습니다. Intel에서는 2015년부터 100 Drone Project를 시작했는데 처음에 Drone의 갯수를 100개로 정했던 건 Intel 로고를 공중에 표현하기 위해서는 약 97개의 Drone이 필요했기 때문이라고 합니다. 그 project는 진전을 거듭해서 2018년 평창올림픽 개막식에서는 1218개의 Drone으로 오륜기와 스노우보더를 표현하는데 성공하였습니다. 이런 Drone Light Show뿐만 아니라 산업시설의 감시 및 관리와 북극곰 보호 관리 등 Drone의 실제 활용 분야를 살펴볼 수 있는 좋은 발표였습니다.


     


    Plenary Lecture는 아니었지만 발표 제목과 Session이 일치하였고 다른 Technical Session과는 달리 하나의 발표만 한 시간동안 진행된 발표였습니다. Boeing의 Noise Engineer인 Viswanathan이 상용기 엔진에서 발생하는 제트 소음을 예측하는 과정을 압축해서 보여주는 내용이었습니다. 최신 항공기에 사용되는 터보팬 엔진의 Bypass Ratio는 이전에 비해 점점 높아지는 추세입니다. 그리고 그에 따라 과거에 개발된 제트 소음 예측 방식은 최신 엔진에서 방사되는 제트 소음을 예측하는 것이 힘든데 이를 보완하기 위해서 풍동 시험의 데이터를 어떻게 측정 및 분석하고 예측 방식을 개발하였는지를 보여주는 유익한 발표였습니다.


     


     


    중대형 무인기나 경비행기의 경우 엔진과 프로펠러를 이용해서 동력을 얻게되는데 이로 인해 비행 경로 주변에 많은 소음을 야기하게 됩니다. Berton은 엔진을 전기모터로 대체하는 것이 가능한지를 실제 경비행기를 통해 실험하였으며 모터를 이용해서도 비행기의 형상변경 없이도 엔진과 유사한 추력 특성을 얻을 수 있음을 확인하였습니다. 더 나아가 특정 추력이하에서는 엔진보다 모터가 더 낮은 수준의 소음을 생성하는 것으로 파악하여 낮은 수준의 소음을 생성하는 추력을 기준으로 비행기의 이륙경로를 재설정하면 비행경로 주변의 소음을 줄일 수 있을 것으로 예상하였습니다.


     


    Special Programming인“F-35 Lightning II – From Concept to Cockpit”의 발표 중에 하나로 디자인한 F-35의 공력성능을 어떻게 검증하였는지를 보여준 발표였습니다. 15개의 다른 모형으로 23개의 풍동에서 약 5만 시간의 실험을 통해 디자인을 완료하였고 CFD (Computational Fluid Dynamics)를 이용한 trade study를 통해 디자인 과정을 지원하였다고 합니다. 개발 후에는 실제 비행 시험을 통해 여러 비행 조건에서의 공력 성능 데이터베이스를 구축하였으며 이를 통해 풍동시험에서 획득한 데이터를 검증하였다고 합니다. 우리나라에서도 차세대 전투기를 개발 및 검증하는 과정에서 참고할만한 흥미로운 내용이었습니다.


     


    Big Data를 항공우주 분야에서 활용하는 예를 보여준 재미있는 발표였습니다. 2009년부터 2016년까지 약 11만개 이상의 항공편과 날씨 데이터를 이용해 Machine Learning을 통해 항공편 지연 예측 모델을 개발하여 2017년 항공편 지연을 예측하였는데 모델별로 다르긴하지만 지연 예측의 정확도가 대부분 70% 이상되었으며 상황에 따라서는 90%이상인 경우도 있다고 합니다. 국내선과 국제선 모두 엄청난 규모와 다양한 노선으로 활성화되어있는 미국에서 70% 이상의 예측률은 유의미하며 항공편 조정 등에 효과적으로 활용될 수 있을 듯 합니다.


     


    차세대 항공기 형태로 고려되고 있는 초음속 여객기에 관한 연구를 일본우주항공연구개발기구(JAXA)에서 수행하였습니다. 초음속 여객기의 경우 엔진의 노즐에서 분출되는 초음속 제트에서 심각한 소음이 발생하는데 이를 저감하기 위해 노즐 출구 면적이 변화하는 개념을 도입하여 실험적 연구와 수치해석 연구를 수행하였습니다. JAXA가 제안한 개념은 이미 알려진 Chevron 노즐과 Variable Fan Nozzle의 중간 단계의 형태로 실제적인 소음 저감을 위해서는 더 많은 연구가 필요할 것으로 보입니다.


     


    최근에 개발되는 항공기용 터보팬 엔진은 Bypass Ratio가 높아지는 추세이기 때문에 갈수록 팬 노즐에서 발생하는 소음이 중요해지고 있습니다. 그 중 팬 소음의 경우순음(Tonal Noise)에 관한 연구는 많이 이루어져왔지만 광역소음(Broadband Noise)에 관한 연구는 상대적으로 많이 이루어지지 않았습니다. NASA에서는 팬소음 중 광역소음 저감을 위한 두 가지 음향흡음구조물을 디자인 및 제조하여 자체적으로 보유한NASA Glenn DGEN Aeropropulsion Research Turbofan의 흡입구에 부착하여 그 효과를 시험하였습니다. 구조물에 의해 광역소음이 감소하는 것도 의미가 있었지만 풍동에서 디자인한 결과물을 비록 큰 크기는 아니지만 터보팬 엔진에 실제로 부착하여 시험하는 것 자체가 흥미로운 부분이었습니다.


     


    AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference는 매3년을 기준으로 2년은 미국에서 1년은 유럽에서 개최됩니다. 작년의 미국 콜로라도주 덴버에 이어 올해는 미국 조지아주 애틀랜타에서 개최되었는데 미국에서 개최된 덕분에 AVIATION FORUM 2018으로 개최되어 Aeroacoustics 뿐만 아니라 다른 분야의 최신 연구분야도 확인할 수 있는 좋은 기회가 되었습니다. 참고로 내년의 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference는 네덜란드에서 개최될 예정입니다.
    이번 학술대회 참가를 통해 새로운 아이디어를 얻기도 하고 또 비슷한 생각을 하는 다른 연구자와 동질감을 얻기도 했습니다. 그리고 마침 학술대회 기간동안 월드컵 경기 중 대한민국과 독일과의 경기가 있었는데 오전 발표시간이 끝나고 나서 많은 학회 참가자들이 호텔 로비에 마련된 장소에서 그 경기의 후반전을 함께 관람했습니다. 경기가 끝날 즈음 골이 터질 때마다 터지는 함성을 들으며 연구자로서뿐만 아니라 인간으로서도 동질감을 느낄 수 있는 뜻깊은 시간이었습니다.



    * 참고문헌



    [1] https://aviation.aiaa.org/Drone-Tech-Leading-the-Data-Revolution/
    [2] K. Viswanathan, “Progress in Prediction of jet Noise and Quantification of Aircraft/Engine Components”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3117.
    [3] J. J. Berton and D. M. Nark, “Low-Noise Operating Mode for Propeller-Driven Electric Airplanes”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3599.
    [4] D. G. Parsons, A. G. Eckstein, and J. J. Azevedo, “F-35 Aerodynamic Performance Verification”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3679.
    [5] K. R. Chandramouleeswaran, D. Krzemien, K. Burns, and H. T. Tran, “Machine Learning Prediction of Airport Delays in the US Air Transportation Network”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3672.
    [6] J. Akatsuka and T. Ishii “Experimental and Numerical Study of Jet Noise Reduction for Supersonic Aircraft Using Variable Folding Nozzle Concept”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3612.
    [7] D. M. Nark, M. G. Jones, N. H. Schiller, and D. L. Sutliff, “Broadband Inlet Liner Design for the DGEN Aero-propulsion Research Turbofan”, 2018 AIAA/CEAS Aeroacoustics Conference, Atlanta, GA, USA, June 25-29, 2018, AIAA-2018-3608.


     


     


     


     

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