한재흥 KAIST 교수가 KAIST 대표 마스코트 ‘넙죽이’와 포즈를 취하고 있다. [KAIST 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] KAIST는 항공우주공학과 한재흥(KAIST 우주연구소장) 교수 연구팀이 미국기계학회(ASME)의 기계 디자인 저널에서 2023년도 최우수 논문상을 수상했다고 6일 밝혔다.

항공우주공학과 김태현 박사와 장건익 박사과정, 이대영 교수가 참여한 논문은 2023년도에 출판된 150여 편의 논문 중에서 기계설계 분야 최고 우수 논문으로 선정됐다. 국내 기관에서 수행한 연구 결과로 이 상을 받은 것은 이번이 최초다.

장건익(뒷줄 왼쪽부터 시계방향) KAIST 항공우주공학과 박사과정, 이대영 교수, 한재흥 교수, 김태현 박사.[KAIST 제공]

연구진은 최근 항공우주 등 다양한 기계설계 분야에서 주목받고 있는 폴더블(Foldable) 구조 설계 시, 균일한 두께의 패널을 적용하면서도 구멍이나 빈 공간 없이 펼쳐진 상태의 유효 면적을 최대화할 수 있는 설계 방법론을 제시했다.

일반적인 구조는 재료가 두꺼워지면 간섭에 의해 구조물을 접는 것이 제한적이며, 조금만 패턴이 복잡해지더라도 빈 공간 없이 균일한 두께로 폴더블 구조를 설계하는 것은 어렵다고 알려져 있었다.

이러한 문제를 해결하고자 연구진은 균일한 두께의 재료가 적용 가능하면서도 빈 공간 없이 접을 수 있는 패턴 설계 방법론을 제시했다.

우주 방호구조의 가상 개념도 및 제안된 연구 기술을 기반으로 설계된 미터급 전개형 우주 쉘터의 프로토타입 개념도.[KAIST 제공]

연구팀은 수학적인 분석을 통해 종이접기 패턴의 핵심적인 패턴 요소 중 하나인 D4V(Degree-4-Vertex) 패턴에 대해 설계 방법론을 일반화했다.

한재흥 교수는 “이번에 제시된 설계 방법론은 패널 두께에 제약받지 않으며 다양한 형태의 패턴에 적용할 수 있어 디스플레이와 같은 소형 구조부터 대형 전개형 건축물이나 우주 구조물 등에도 적용이 가능하다”면서 “이를 기반으로 달이나 화성 유인 탐사 시 사람과 장비를 보호하기 위한 미터급 전개형 우주 방호구조에 적용하여 개발하는 중”이라고 말했다.

한편 미국기계학회는 1880년도에 설립돼 130개 이상의 국가의 7만 5000명 이상의 정회원을 보유한 세계 최대의 국제 학술단체다. 현재 35개 이상의 학술 저널 및 학회 프로시딩을 출판하고 있으며, 전 세계에서 널리 사용되는 600개 이상의 표준을 제시하고 기계공학 분야를 주도하고 있다.