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  • 조형희 교수
  • 열전달 제어/설계
  • 조형희 교수(연세대학교 기계공학과)
  • ̸ :hhchoyonsei.ac.kr
  • : 연세대학교

  • 안녕하십니까?

    저희 기계공학연구정보센터에서는 국내 기계공학 연구 분야에 있어서 앞장서 나가시는 교수님과 실험실(Lab)을 방문하여 연구 내용과 장기 비전을 취재하고 있습니다. 취재 내용은 웹을 통해 문서 및 동영상으로 제공하고 있습니다.

    오늘은 연세대학교 기계공학과 조형희 교수님과 인터뷰를 하고 지도하시는 열전달 제어/설계 실험실을 취재하겠습니다. 인터뷰에 앞서 흔쾌히 인터뷰 요청에 응해주신 교수님께 센터의 이름을 빌어 감사의 말씀드립니다.

    인터뷰 진행은 센터에서 준비한 질문을 드리고 교수님께서 답변 하시는 방법으로 진행하겠습니다.

    [연구분야] 교수님께서 현재 진행중이며 관심 갖고 계신 연구 분야에 대해서 소개를 부탁드리겠습니다.

    저희 실험실에서는 항공기 엔진, 로켓 같은 고온의 연소 가스에 노출되는 요소를 효과적으로 냉각하여 보호하는 방법에 대한 연구 및 고온 발열체를 갖고 있는 전자 장비를 효과적으로 냉각할 수 있는 방법을 연구하고 있습니다. 특히 열전달 관련된 측정과 해석을 통해서 필요시 제어하고 설계하는 기술에 대해 연구를 수행하고 있습니다.

    좀더 구체저적으로 말씀드리면, 제품을 만들 때, 처음에는 만들고 생산하는 자체가 중요하지만 성능을 향상시키고 compact하게 만들기 위해서 필요한 기술 중에서 핵심적인 것이 열설계 기술 즉 열전달 향상 기술입니다. 저희 연구실이 4년전에 국가지정연구실로 선정되어 고온연소가스에 노출되는 가스터빈 블레이드의 냉각기술 개발, 로켓엔진의 노즐목 및 방향제어 제트베인 해석 및 열설계를 수행하고 있으며, 최근 들어서는 고온 발열체를 갖는 전자장비 냉각을 위한 액체 충돌제트 비등 열전달 실험 및 광저장기기인 CD나 DVD 디스크의 나노 박막에서의 열전달 해석 및 물성치 측정에 대해서 연구하고 있습니다.

    [연구결과] 교수님께서 지도하시는 열전달 제어/설계 실험실 이 "고온기기 부품 냉각기술"이란 주제아래 2000년 과학기술부 선정 국가지정 연구실(National Research Lab.)로 선정되었습니다. 지금까지 연구를 통해서 얻은 기술과 앞으로의 계획에 대해 설명 부탁드립니다.

    지금까지 국내의 산업이 생산위주로 외국에서 들여온 설계도면을 바탕으로 제작하는 대량생산 위주로 주로 낮은 인건비를 기반으로 성장 했습니다. 하지만 값싼 인건비의 중국이나 동남아 국가들이 발전함에 따라서, 수입한 도면으로 제작과 생산을 기반으로 하는 산업만으로는 더 이상 경쟁할 수 없게 되었습니다. 따라서 고부가 가치 창출을 위해서는 자체 설계할 수 있는 능력을 키워야하고, 설계하는데 주된 역할을 할 수 있는 분야중의 하나가 열전달 해석을 바탕으로 열설계 분야입니다. 저희 실험실에서 연구하는 결과가 이 열설계에 핵심적인 역할을 할 수 있습니다. 한 예로서 20cm되는 단품인 발전용 고온 가스터빈 블레이드의 가격이 부품 2만여개의 고급승용차 가격과 같은 3-4000만원 합니다.

    저희 연구실에서는 이와 같은 고부가치의 터빈 블레이드 국산화를 위한 종합적인 열설계를 수행하고 있으며, 또한 우주분야 및 국방산업에서 필수적인 로켓 열설계를 위한 기본연구를 수행하고 있습니다. 추가적으로 전자기기 및 장비의 고속, 고발열, 소형화에 필수적으로 수반되는 냉각기술 및 반도체 장비의 온도제어기술과 광기록기기인 CD와 DVD의 열설계 및 디스크의 나노 박막에서의 열전달 해석 및 물성치 측정 등을 통해서 향후 국내 기업에서 꼭 필요한 핵심적인 열설계 기술을 확보하여 국내 기간산업 발전에 보탬이 되게 노력하고자 합니다.

    [난제] 새로운 과제를 수행하거나 개발할 때 예상치 못했던 문제에 부딪힐 때가 있습니다. 지금도 수많은 연구자(학생, 연구원)들이 풀리지 않는 문제들로 밤을 새우며 고민을 하고 있습니다. 교수님께서 학위과정이나 프로젝트 수행에서 이러한 문제에 접했을 때 어떤 방법으로 접근하고 해결해 오셨는지요?

    누구나 연구하다가 어려운 문제에 부딪치면 고민하고, 밤새우면서 실험하던지 해석하기 위해서 컴퓨터 앞에 붙어 있게 됩니다. 저도 많은 경우 그와 같이 하는데 확실한 것은 고심하고 노력한 만큼 성과를 얻는 것 같습니다. 단지 방법론적으로 하가지에만 몰두하다 보면 다른 생각을 못하고 작은 실수나 편견에 빠져 오류를 범하는 경우가 많이 있습니다. 대부분은 그것과 관련된 많은 자료들, 특히 기초적인 자료들을 자세히 검토하다보면 답을 얻는 경우가 많이 있습니다. 단지 많이 어려운 문제는 오랫동안 생각해도 잘 않되는 경우, 한 1주일 잊고 있다가, 다시 돌아가서 문제를 원점에서 기본부터 생각하고 여러 다른 각도에도 접근해 보면 문제 해결에 많은 도움이 됩니다. 또한 자료도 그 것과 직접 관련되지 않는 다른 분야에서 연구된 것을 고찰하면 도움이 되는 경우가 종종 있습니다.

    [경험] 교수님께서는 국내외 연구단체 및 기업체에 자문 활동을 오랫동안 해오셨습니다. 자문위원으로 계시면서 기억에 남는 경험 중 국내외 연구 활동 비교라는 관점에서 말씀해 주십시오.

    국내 기업에 계신 분들과 이야기하다보면 많은 경우 대학에서 연구되는 결과들은 쓸모가 없다는 이야기를 하십니다. 일면 그런 말들이 맞습니다. 제 경험에 의하면 과제를 제안하는 기업이나 수행하는 대학이나 다 문제가 있다고 생각합니다. 한 예로서 외국에 있을 때 최신예 항공기인 보잉777 엔진인 GE90관련 프로젝트에 참석하여 연구한 경우가 있었는데 대학에서 실험 결과를 주면 그것이 바로 적용되고, 그것에 대한 문제점이 지적되어 새로운 열설계를 위한 시도 및 연구를 하게 되고 그것이 바로 기업의 제품 생산에 사용됩니다. 따라서 외국의 경우 대학에서 연구하는 사람은 전체 시스템을 잘 몰라도 구체적으로 주어진 과제에 대해서 단편적인 결과만 내면 그것이 바로 기업에서 제품을 만드는 하나의 설계요소로 사용될 수 있는, 즉 기업은 대학에서 얻은 결과를 어떻게 사용할 줄 알기 때문에 정확한 역할 부담이 가능하고 전체적으로 보면 아주 효율적으로 적용될 수 있습니다. 현재도 외국기업으로부터 프로젝트를 수행하고 있는데 그런 면에서는 훨씬 수월합니다.

    하지만 국내에서는 과제를 제안하는 기업이나, 수행하는 대학이나 결과를 어떻게 사용할 줄을 모르는 경우가 대부분 입니다. 대학에서 연구된 단편적인 결과는 아무 소용이 없습니다. 왜냐하면 그것을 기업에서 종합하여 사용하여야하는데, 대기업도 포함하여 대부분 국내의 기업에서는 그런 설계 경험이나 능력이 없기 때문에 연구된 결과가 휴지조각이 되는 경우가 많이 있습니다. 따라서 대학 또는 연구소에서는 연구 결과를 얻는 것뿐만 아니라 국내 실정에 맞게 그것을 어떻게 사용하는지 까지 연구하여야 하는 어려움이 있습니다. 이런 국내 실정에 적합한 연구 모델을 만들기 위해서는 기업, 대학, 연구소 등이 서로를 이해하고 협조하고 노력하는 것이 필요합니다.

    [의견] 교수님의 학자로서의 철학은 무엇입니까?

    저는 제 주위에 조금이라도 도움이 될 수 있는 일을 할 수 있기를 바랍니다. 기계공학 전공자로서는 국내 기업이 발전할 수 있도록 제가 연구한 결과가 사용될 수 있도록 노력하고, 교수로서는 학생들에게 조금 더 유익한 교육을 시킬 수 있도록 노력하고 있습니다. 저는 제게 주어진 일에는 최선을 다 하는 것이 신조이고, 교육이던 연구든 제가 가지고 있는 역량의 20-30%는 새로운 것을 찾고 시도하려고 노력하여, 늘 변신하려고 합니다.

    [이슈] 이공계 기피현상에 대한 대책으로 정부에서 다양한 방안을 제시하고 있습니다. 여기에 대한 교수님의 의견을 말씀해 주십시오. 그리고 연세대학교 기계공학과는 어떤 준비를 하고 계신지요?

    이공계 기피현상이라고 하는 자체가 조금 잘 못된 표현이고, 그렇게 인기 없게 만든 것이 저를 포함하여 이곳에 종사하는 사람들의 책임이라고 생각합니다. 이공계 출신이 70-80대 국내 성장의 주역을 담당하면서 양적 팽창만 하였지, 그 다음 단계로 필요한 질적인 성숙은 이루어지지 못했습니다. 안이하게 대학에서 교육한 것이나 양적으로만 팽창하여 동문을 많이 내는 대학 및 학과가 기득권을 갖는다고 생각하고, 기업에서의 경영도 양적인 팽창으로 매출규모를 크게 하는 기업을 만들려고 했기 때문에 초래한 당연한 결과가 아닌가 생각합니다.

    국내 산업이 발달하면 그에 따른 인력수급, 앞에서 말씀드렸듯이 과거의 대량생산에 필요한 단순근로자에서 현재의 고 부가치 산업에 필요한 전문화된 창의적 설계인력을 육성하였어야 하는데 전혀 신경을 쓰지 않은 결과라고 생각합니다. 학생들이 전공을 선택할 때 자신의 적성과 미래 직업의 안정성 및 경제적인 여건을 생각하게 됩니다. 하지만 자신의 적성이 무엇인지 알 수 없는 국내의 중고등학교 교육과정에서는 후자인 직업의 안정성 및 경제적인 여건을 먼저 고려하는 것은 당연하고, 이와 같은 국내 여건에서는 다른 분야를 선택하는 것이 당연하다고 생각합니다. 정부나 대학에서도 미래의 국내 기업이 필요로 하는 인력의 형태를 고려하여 현재와 같은 양적인 인력 양성 보나는, 질적인 향상을 위해서 전문화된 각 분야의 특성에 적합한 창의적인 설계인력 양성에 더 주력하여, 그런 학생들이 이공계를 선택할 수 있도록 정부에서 장학금, 병역 혜택들을 주어야 한다고 생각합니다. 우리 학부에서도 현재의 또는 앞으로 미래의 국내 기업에서 필요로 하는 인재를 양성하기 위해서 창의적 설계교육 및 실험에 역점을 두어서 교과목을 개편하여 교육하고 있으며, 앞으로 계속해서 사회에서 요구하는 인재양성을 위해서 노력하고 변신하고자 합니다.

    [모집] 교수님의 실험실 홈페이지를 보면 학생모집 배너가 뜹니다. 대학원 진학을 준비하는 학생들에게 열전달 제어/설계 실험실을 PR을 해 주십시오. (지원/진로 등)

    저희 실험실은 국가지정연구실로서 지원과 우리 실험실 구성원인 대학원생 및 졸업생들이 혼신의 노력을 하여 이 분야에는 최고의 실험실이 되고자 노력하고 있습니다. 계속해서 새로운 연구영역에 도전할 수 있도록 학생들을 지원하고, 외국학회에 참석하여 견문을 넓이고 국내에서 수행하는 연구에 대한 자긍심을 가질 수 있도록 독려하고 있습니다. 국내대학 연구실로는 드물게 2년전부터 미국의 기업으로 연구 프로젝트를 수주하여 연구를 수행할 정도로 국제적으로 인정받고 있는 것이 보람입니다.

    < 아래 질문은 관련 연구 분야 학생들의 질문입니다 >

    예전 대학 전공을 선택하실 때 기계공학과를 선택하시게 된 계기는 무엇입니까?

    아마 지금도 비숫한 이유로 기계공학을 선택할 것으로 생각합니다. 기계공학이 공학중에서 가장 기본되는 공부를 할 수 있을 것으로 생각하여 선택하였고, 그 것에 대하여 만족하고 있습니다.

    기계공학이 예전에 비해 공학분야 안에서 차지하는 위상이 낮아진 것 같습니다. 이점에 대해 어떻게 생각하시는지요?

    기계공학이 20세기의 산업시대에는 가장 핵심적인 역할을 수행하였습니다. 시대는 계속해서 변하기 때문에 지금은 정보, 바이오 등의 학문보다 덜 각광받고 있는 것이 사실입니다. 하지만 에너지, 환경, 우주항공 분야는 계속해서 미래에 기계공학에서 주된 역할을 담당할 분야이고, 또한 최근들어서 하나의 학문영역보다는 융합된 분야를 더욱 필요로 하고 있습니다. 그것에 맞게 우리도 변신하고 영역을 넓히는 것이 필요하다고 봅니다. 항상 위기는 기회이고 새로운 도약을 할 수 있는 바탕이라고 생각합니다.

    교수님은 사모님과 함께 유학시절을 보내셨다고 들었습니다. 현재 사모님께서는 세종대학교 생명공학과 교수님으로 재직중이십니다. 유학시절 동안 가장 어렵고 힘들었던 점이 무엇이었고 앞으로 유학을 준비하는 학생들에게 부탁의 말씀이 있으시다면 어떤 것이 있습니까?

    같이 공부하던 것의 장점은 서로 바쁘기 때문에 간섭(?)을 적게 하고, 또 연구에 어려움을 이해하기 때문에 심정적으로 도움을 받을 수 있었습니다. 또 그때 대충 들었던 생물학적인 지식이 요즘 바이오와 관련된 분야를 이해하는데 도움이 됩니다. 요즘같이 융합된 학분 분야가 각광받을 줄 알았으면 좀더 관심을 많이 갖고, 공부할 것을 하는 후회도 됩니다.

    저에게 연구하는데 가장 큰 영향을 주신 분은 생존하시는 분 중에서 아마 드물게 무차원수(Eckert Number)를 이름으로 갖고 계시는 Eckert 교수님일 것입니다. 지금 100세정도로 장수하고 계신데, 10여전인 80대 후반에도 같이 연구할 때의 연구자로서의 진지하고 열성적인 자세는 아직도 기억에 생생합니다. 국내에서도 마찬가지 이지만, 외국으로 유학 갈 때는 더욱 좋은 교수님을 찾는 것이 중요하다고 생각합니다.

    인터뷰 진행: 이재용(metric@metric.or.kr)

    촬영, 편집: 유병찬

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