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해양유체역학 - 지구의 70% 바다를 정복하라

분야	기초과학/해양 산업기술/조선	날짜	2011-01-25

영화 속에 자주 등장하는 호화 유람선은 움직이는 호텔이라고 할 정도로 거대하다. 이뿐만 아니라 어떤 풍랑 속에서도 평형을 유지하고 배의 소음이나 진동도 느끼기 힘들다. 이런 일을 가능하게 해주는 해양유체역학에 대해 알아보자.

바다를 항해하고, 탐사하며, 활용하기 위해

다양한 선박과 해양구조물이 만들어진다.

그에 기본이 되는 학문이 해양유체역학이다.

1. 해양유체역학이 뭐죠?
자동차는 땅 위에서 공기의 저항을 받으며 달린다. 비행기는 공기 중에서 양력을 이용해서 날아간다. 배는 물 위에서 파도를 맞서며 나아간다. 공기와 물은 둘 다 유체이므로 기본적인 성질이 같다. 그러나 압축성인가 비압축성인가, 액체인가 기체인가와 같은 기준에 따라 공기와 물은 서로 다른 성질을 띤다.

해양유체역학은 바다라는 유체와 관련된 연구 분야를 통칭하는 학문이다. 지구의 3분의 2가 바다로 돼 있고, 바다의 대부분이 미개척지로 무궁한 개발 가능성을 지니고 있다. 이런 바다를 항해하고, 탐사하며, 활용하기 위해 다양한 선박과 해양구조물을 만들고 있다. 목적에 맞는 선박과 해양구조물을 만들기 위해서는 바다라는 유체의 특성을 잘 알아야만 한다.

배의 크기가 점점 커지고 있다. 이뿐만 아니라 속도도 더 빨라지고 안정성도 좋아지고 있다. 날아다니는 배인 위그선도 곧 상용화될 예정이며 해양구조물은 다양화, 대형화되고 있다. 바다의 활용도는 더욱 커질 것으로 예상된다. 이런 추세를 반영하듯 해양유체역학에 대한 관심이 날로 높아지고 있다.

2. 어디에 사용되나요?
선박이나 해양구조물의 운동은 해양파에 의해 큰 영향을 받는다. 이는 다른 유체에서 운동하는 구조물과 비교해 선박과 해양구조물만의 특징이다. 따라서 해양파 때문에 선박이나 해양구조물에 작용하는 유체 동하중(dynamic loads)과 그에 따른 운동을 해석하는 일이 매우 중요한데, 이를 위해 해양유체역학이 사용된다. 또 수중 로봇물고기나 해저탐사용 무인 잠수정을 개발하는 일 등 해양파와 관련된 모든 공학문제에 해양유체역학이 쓰인다.

3. 어디에 있어요?
해양유체역학은 유체역학이라는 큰 범주에 속하는 학문이다. 따라서 유체역학을 가르치는 우주항공기계공학과에서도 관련 지식을 쌓을 수 있다. 그러나 해양유체역학을 집중적으로 공부하고 싶다면 조선해양공학과로 진학해야 한다. 조선해양공학과가 개설된 학교로는 국내에 서울대, 부산대, 인하대, 울산대 등이 대표적이고, 외국의 경우 미국의 MIT, 미시건대, 노르웨이의 트론하임대, 영국의 옥스퍼드대, 프랑스의 낭트대가 있다.

4. 뭘 배우나요?
해양유체역학을 공부하기 위해서는 기초유체역학에 대한 기본적인 이해가 필요하다. 기초유체역학을 공부하기 위해서는 수학과 물리학에 대한 학습이 선행돼야 한다. 이런 기본 지식을 바탕으로 유체의 자유표면파에 대한 여러 이론과 해석 방법을 배운다. 그리고 나아가 실제 선박과 해양구조물을 해양유체역학을 이용해 해석하고 설계한다.

5. 어떤 학생을 원하나요?
해양유체역학은 유체역학을 기본으로 하는 학문이므로 수학과 물리학에 대한 흥미가 가장 중요하다. 수학의 경우 미분, 적분에 대한 개념을 정확히 이해하고 물리학은 대부분 역학을 다루므로 이에 대한 지식을 갖춰야 한다. 유체의 흐름은 눈에 잘 보이지 않기 때문에 주어진 현상에 대한 이해능력이 빠른 학생이 적합하다. 또 수학적 수식을 주로 활용하고 연구 성과를 단기간에 내기가 힘든 분야이므로 중도에 공부를 포기하지 않는 자세가 필요하다.

6. 졸업 후 대학원에 가고 싶은데요?
해양유체역학은 조선해양공학과에 개설된 대학원 중에 유체역학 분야의 연구실에서 주로 다룬다. 학부과정에서는 선박유체역학, 해양파 역학, 선박저항추진시스템과 같은 기본적인 지식을 익힌다. 대학원에 진학하면 해양환경하중과 구조응답, 수치선박유체역학 같은 심화지식을 배운다.

7. 취업을 선택하면요?
최근 국내 조선산업의 급속한 성장에 힘입어 전문인력이 많이 부족한 실정이다. 따라서 학부를 졸업한 뒤 곧바로 현장에서 실무 경험을 익히는 것도 한 방법이다. 학부를 졸업하고 취업을 한다면 대체로 선박을 설계하는 일을 맡는다. 설계에는 구조설계, 전산선박설계 등이 있다. 석박사과정을 마치고 취업을 한다면 자신이 대학원에서 공부하던 분야의 연구 개발 업무를 이어갈 수 있다. 이외에 해군 장교로 임관해 잠수함, 군함, 무기 제작에 직접 참여하는 방법도 있다.

취재 한마디

단순해 보이는 배에는 많은 분야의 학문이 접목돼 있다. 63빌딩보다 큰 크기의 선박이 거친 바다를 헤치고 나아가기란 쉽지 않다. 선박이 바다라는 유체 위에서 안정적으로 나아가도록 돕는 해양유체역학에 대해 관심을 갖기 바란다.