2025년 유체기계 동향

2.1 Fan & Compressor 분야

2025년부터 기존의 송풍기 및 환기시스템 분야와 압축기 분야가 통합하여 Fan & Compressor 분야로 새롭게 시작하며 2024년 두 분야를 합하여 총 53편(논문집 6편 및 학술대회 47편)의 논문이 발표된 기록에 비해 감소한 총 30편의 논문(논문집 8편, 학술대회 22편)이 게재되었고 송풍기와 압축기 분야로 구분하여 연구 내용을 정리하였다.

송풍기 분야는 2025년에 총 15편(논문집 6편 및 학술대회 9편)의 연구가 발표되었으며 주로 산업용 송풍기의 성능 향상과 최적 설계에 초점이 맞추어졌다. CFD와 최적화 기법을 활용한 임펠러 및 블레이드 형상 설계, 소음 저감 및 진동 특성 개선 관련 연구가 활발히 수행되었고 성능시험과 수치해석을 병행하여 신뢰성을 확보하는 경향이 나타났다. 또한 설치환경에 따른 성능 변화, 냉각 시스템 및 환기용 홴의 유동 특성 분석 등 실제 산업 적용을 고려한 연구가 다수 수행되어 설계-해석-검증이 통합된 실용적 연구 흐름이 강화되고 있음을 보여준다.

압축기 분야는 총 15편(논문집 2편 및 학술대회 13편)이 발표되었으며 이 중 대부분이 원심 압축기 연구로 구성되었다. 주요 연구는 내부 유동 및 손실 메커니즘 분석, 임펠러·디퓨저 형상 최적화, 다단 압축기 및 특수 시스템(히트펌프, 수소, CCS 등) 설계 등에 집중되었고 일부 용적형 압축기 연구도 포함되었다. 특히 대체모델(surrogate model), 유전 알고리즘 및 다목적 최적화 기법을 활용하여 효율 향상과 운전 범위 확대를 동시에 달성하려는 연구가 두드러졌다. 전반적으로 압축기 분야는 에너지 절감과 고효율 설계를 목표로 디지털 기반 최적화 기술과 결합된 방향으로 발전하고 있다.

2.2 펌프 및 수차 분야

펌프 및 수차분야의 2025년 전체 논문 수는 64편으로 2024년(81편) 대비 감소하였으며 특히 학술대회 발표 논문의 감소가 두드러졌다. 기기 유형별로는 펌프 29편, 수차 20편, 펌프-수차 6편 및 기타 9편으로 나타나 펌프 분야가 여전히 가장 큰 비중을 차지하였다. 연구 방법별로는 해석 연구가 24편(37.5%)으로 가장 많았고 사례 분석(15편), 기술개발(12편), 설계(8편) 및 실험(5편) 순으로 나타나 CFD 기반 해석 중심 연구 구조가 유지되고 있음을 보여준다.

연구 내용 측면에서는 펌프 분야에서 원심 및 축류펌프의 성능 예측, 탈설계 운전, 캐비테이션 및 최적설계 연구가 활발하며 수차 분야에서는 프란시스 수차 중심의 유동 해석과 설비 신뢰성 및 유연운전 대응 기술이 주요 주제로 나타났다. 또한 펌프-수차 및 기타 분야에서는 양수발전, AI 기반 설계, 수소 및 원전 응용 등 융합 연구가 확대되는 경향을 보였다. 전반적으로 유동 해석 중심의 전통적 연구 구조를 유지하면서도 실제 산업 현장 적용, 시스템/계통 연구, 디지털 기반 설계 및 인공지능 활용이 증가하며 연구 영역이 점차 다변화되고 있음을 확인할 수 있다.

2.3 가스/스팀 터빈 분야

가스/스팀터빈 분야는 2024년 총 124편의 논문을 발표한 이후 2025년에는 총 195편의 논문(논문집 17편 및 학술대회 약 178편)을 발표하였으며 이는 전년도 대비 크게 증가한 수치로, 가스터빈 특별호 발간과 함께 해당 분야의 연구 저변이 빠르게 확대되고 있음을 보여준다. 분야별로는 열전달 및 냉각(52편), 유동장(25편), 연소 기술(16편), 소재·구조 및 수명평가(39편) 등으로 구성되며, 기존 열유동 중심에서 소재·신뢰성까지 포함하는 종합적 연구 구조로 확장된 것이 특징이다.

연구 내용 측면에서는 먼저 유동장 분야에서 터빈·압축기·노즐 내부 유동 해석과 공력 설계가 핵심을 이루며, 특히 씰·팁 간극·이차유로에서 발생하는 누설 유동과 손실 메커니즘 분석이 활발히 수행되었다. 연소 기술 분야에서는 수소 전소 및 혼소 가스터빈, 암모니아 크래킹 연료 등 친환경 연료 기반 연소 안정성, 저배출 연소기 설계, 머신러닝 기반 연소 해석 및 제어 기술이 주요 주제로 나타났다. 열전달 및 냉각 분야는 가장 많은 연구가 이루어진 영역으로, 막냉각 홀 형상 최적화, 내부 냉각 유로 및 충돌제트 구조 설계, 적층제조 기반 복잡 냉각 구조 개발, 머신러닝 기반 열전달 예측 등이 활발히 진행되었다. 또한 소재 및 구조/수명평가 분야에서는 초내열합금, 코팅 기술, 적층제조 공정, 구조 건전성 평가, 피로 및 균열 수명 예측 등 고온부 부품의 신뢰성 확보를 위한 전주기 연구가 확대되었다. 이와 함께 시험평가 및 성능해석 분야에서는 가스터빈 시스템 성능 해석, 과도응답 및 제어 특성 분석, 시험 리그 구축 및 검증 기술이 병행되며, 시스템 수준의 최적 운전 및 실증 기반 연구가 강화되고 있다. 전반적으로 본 분야는 친환경 연료, 고온부 신뢰성, 디지털 기반 해석 및 최적화 기술이 결합되며, 설계-해석-시험-소재를 아우르는 통합적 연구로 발전하고 있음을 보여준다.

2.4 에너지환경기계 분야

에너지·환경기계 분야는 2025년에 총 44편의 논문(논문집 2편, 하계 20편 및 동계 22편)을 발표하여 2024년에 발표한 총 43편의 논문과 유사한 수준이었으며 분야별로는 에너지 관련 연구가 16편, 환경기계 관련 연구가 28편으로 구성되었다. 수소⋅수력⋅수열에너지 및 에너지 절감 기술과 수처리⋅설비 운영 등 환경기계 분야 연구가 균형 있게 수행된 것이 특징이며 특히 데이터 기반 해석, CFD, 실험적 검증 등 다양한 방법론이 활용되어 연구의 적용성과 실용성이 강조되고 있다.

연구 내용 측면에서 에너지 분야는 수전해 기반 그린수소 생산, 수력발전 성능 해석, 수열에너지 시스템, ORC 발전 및 히트펌프 등 다양한 에너지 시스템의 효율 향상과 최적 운전 조건 도출에 초점을 맞추고 있다. 또한 AI 및 머신러닝을 활용한 에너지 소비 예측, 설비 최적화, 펌프 효율 개선 등 데이터 기반 기술이 적극 도입되고 있다. 환경기계 분야에서는 정수장 및 하수처리 공정의 최적화, 슬러지 처리, 오존 소독 시스템 설계, 열교환기 및 냉동⋅냉각 시스템 개발 등 다양한 연구가 수행되었으며, 특히 AI 기반 운영 최적화, 이상 탐지, 디지털 트윈, 로봇 점검 기술 등 스마트화가 두드러진다. 전반적으로 해당 분야는 에너지 효율 향상과 환경 부하 저감을 동시에 달성하기 위해 AI⋅데이터 기반 기술과 전통적 기계 시스템이 융합되는 방향으로 발전하고 있음을 보여준다.

2.5 선박 및 해양에너지 분야

2025년 선박⋅해양에너지 분야 연구는 학술지 논문 2편과 학술대회 발표 논문 11편을 기반으로 분석되었다. 2024년 대비 논문은 1편이 증가, 학술대회는 1편이 감소되어 비슷한 수준이며 연구내용은 기후변화 대응과 IMO 탈탄소 규제 강화에 따라 친환경 선박 기술과 해양 재생에너지 기술을 중심으로 발전하고 있다. 선박 분야에서는 총 1편의 학술지 논문과 3편의 학술대회 발표가 이루어졌으며, 풍력 보조 추진 기술과 암모니아 연료 적용에 따른 안전성 확보가 핵심 연구 주제로 나타났다. 특히 윙세일 형상 최적화를 통한 추진 성능 향상과 암모니아 확산 및 화재 위험 분석이 병행되면서, 효율성과 안전성을 동시에 확보하려는 연구 흐름이 두드러진다. 이는 단순 성능 개선을 넘어 실제 상용화를 위한 안전 검증 체계 구축이 중요해지고 있음을 보여준다.

해양에너지 분야에서는 1편의 학술지 논문과 7편의 학술대회 발표를 중심으로 연구가 진행되었으며, 해상풍력과 조류⋅조력 발전 기술의 고도화가 주요 흐름으로 나타났다. 해상풍력에서는 초대형 터빈 설계, 부유식 구조물의 계류 안정성 해석, 실해역 시험 인프라 구축 및 입지 기반 개발 분석이 수행되었고, 조류 및 조력 발전에서는 피치 제어 신뢰성, 터빈 형상 최적화, 계류 방식 비교, 자원 잠재량 평가 등이 이루어졌다. 이러한 연구들은 공통적으로 설계 신뢰성 확보와 실증 기반 강화를 통해 실제 적용 가능성을 높이는 데 초점을 두고 있으며, 전반적으로 선박⋅해양에너지 분야가 기술 검증과 산업 확산 단계로 진입하고 있음을 시사한다.

2.6 환경플랜트 분야

환경플랜트 분야는 2025년에 발표된 총 9편의 논문을 대상으로 에너지 회수, 수처리, 열관리 등 핵심 분야를 중심으로 분석하였으며 2024년에 발표된 4편 대비 증가하였다. 연구는 탄소중립 실현을 위한 기술 발전에 초점을 맞추고 있으며, 수소 생산을 위한 건식개질 공정에서는 촉매 비활성화 예측 모델이 개발되어 4% 이하의 높은 정확도를 보였고, 연소로 공기 주입 최적화(MOGA)를 통해 온도 균일성과 효율 향상이 달성되었다. 또한 CFD와 최적화 알고리즘, ICT 기술을 결합한 공정 해석 및 설계 고도화가 주요 연구 흐름으로 나타났다.

수처리 및 열관리 분야에서는 FWKO 유수분리 장치의 디플렉터 최적화로 약 97.8%의 높은 분리 효율이 확보되었고, 폐열을 활용한 다중효용-흡착식 수처리(MEAWT) 공정을 통해 최대 44 m³/tonne⋅day의 담수 생산과 낮은 에너지 소비(29.2 kWh/m³)가 확인되었다. 또한 3D 프린팅 기반 제습로터와 히트파이프 시스템은 높은 제습 성능과 COP 22 수준의 에너지 효율을 달성하였다. 전반적으로 환경플랜트 연구는 단일 장치 개선을 넘어 시스템 통합, 디지털 최적화, 친환경 소재 및 공정 기술을 융합하여 에너지 효율 향상과 환경 부하 최소화를 동시에 추구하는 방향으로 발전하고 있음을 보여준다.

2.7 CFD 분야

CFD(전산유체역학) 분야의 2025년 연구 동향은 총 3편의 논문을 중심으로 최신 연구 흐름을 정리하였다. 최근 3년간 논문 수는 2023년 6편, 2024년 4편, 2025년 3편으로 감소하는 경향을 보였으며, 2025년 연구는 반도체 스크러버, 초음파 유량계, 엘보 배관 혼합 장치 등 실제 산업 공정과 밀접한 장치를 대상으로 수행되었다. 특히 CFD를 활용하여 유동, 열전달, 다상 유동 현상을 정량적으로 분석하고, 운전 조건 변화와 설계 변수의 영향을 평가하여 장치 성능 향상과 최적 설계 방향을 제시하는 연구가 핵심을 이루었다.

세부적으로는 스크러버 연구에서 유입구 위치 최적화를 통해 온도 및 농도 분포 균일성을 확보하고, 엘보 파이프 연구에서는 와류기 날개 각도 최적화를 통해 혼합 성능을 향상시키면서 압력 손실을 감소시키는 결과를 도출하였다. 또한 초음파 유량계 연구에서는 공동현상 발생 메커니즘과 임계 운전 조건을 규명하여 계측 신뢰성 향상에 기여하였다. 전반적으로 CFD 연구는 단순 해석을 넘어 설계 최적화, 운전 전략 수립, 산업 적용 중심으로 발전하고 있으며, 향후에는 AI 및 데이터 기반 기법과 결합하여 더욱 효율적인 설계 및 공정 최적화 도구로 확장될 것으로 전망된다.

2.8 전자장비 냉각/열관리 분야

2025년 전자장비 냉각 및 열관리 분야 연구는 총 98편의 연구 성과로 2024년의 71편 대비 크게 증가한 내용을 기반으로 분석되었으며, 이 중 학술지 논문 14편과 한국유체기계학회 하계 및 동계 학술대회에서 발표된 다수의 논문이 포함되어 있다. 학술대회 발표는 일반세션, 특별세션, 포스터 발표를 포함하여 대부분을 차지하며, 전체 연구의 중심적인 역할을 하고 있다. 연구는 전자장비 냉각, 방위산업 방열 설계, 방산전자 장비 열관리, 히트파이프 열교환기, 데이터센터 열관리의 다섯 분야로 구분되며, 고성능 전자기기의 발열 증가와 에너지 효율 요구에 대응하기 위한 열관리 기술 발전에 초점이 맞추어져 있다. 특히 상변화 냉각, 액침냉각, 미세구조 표면 개질, 히트파이프 및 열교환기 성능 향상 기술 등이 주요 연구 주제로 나타나며, 실험과 수치해석을 병행한 설계최적화 연구가 활발히 수행되고 있다.

세부적으로 학술대회 발표 연구들은 전자장비 및 배터리 냉각 구조 최적화, 방산 장비의 극한 환경 대응 열설계, 히트파이프 기반 고효율 열교환기 개발, 그리고 데이터센터의 고밀도 열관리 기술에 집중되어 있다. 특히 비등 및 응축 기반 상변화 열전달, PCM을 활용한 열저장, 유동 구조 최적화, 액침 및 제트 충돌 냉각 기술 등이 핵심 주제로 부각되며, 고열유속 환경에서의 안정성과 시스템 신뢰성 확보가 중요한 연구 과제로 제시된다. 이러한 연구들은 단순한 열전달 성능 향상을 넘어 실제 시스템 적용과 확장성을 고려한 방향으로 발전하고 있으며, 향후 AI 기반 데이터센터 및 고집적 전자장비 환경에서의 효율적 열관리 기술 확보에 중요한 기반이 될 것으로 평가된다.

2.9 원자력기기 및 열유체 분야

원자력기기 및 열유체 분야는 2025년 총 121편의 논문(논문집 4편, 하계 39편 및 동계 78편)을 대상으로 동향을 분석하였다. 연구는 단순 세션 분류가 아닌 연구 목적과 방법에 따라 재구성되었으며, 기기 건전성 및 진단, SMR 피동안전계통, 검증시험 및 규제검증, 고정밀 해석 및 AI, 시스템 통합 및 응용 확장 등 5대 핵심 축으로 정리된다. 특히 하계학술대회는 SMR 구성품 및 안전계통 개발 중심의 프로젝트형 연구가, 동계학술대회는 검증⋅인허가⋅시스템 통합 및 응용 확장이 두드러져 연구가 개발–실증–규제–응용으로 이어지는 구조로 발전하고 있음을 보여준다.

연구 내용 측면에서는 먼저 원전 회전기기와 유체기계의 상태진단 및 신뢰성 향상을 위한 진동 기반 진단, 데이터 통합 분석 기술이 발전하고 있으며, SMR 분야에서는 자연대류⋅응축⋅2상유동 등 피동안전 열수력 현상 규명과 함께 ECCS 밸브, 냉각계통 등 핵심 구성품 개발이 활발히 진행되고 있다. 또한 검증시험(IET/SET), PSA, 중대사고 해석, MELCOR 기반 평가 등 규제검증 기술이 본격적으로 강화되고 있으며, CFD⋅LES⋅다물리 해석과 AI/ML 기반 예측 기술이 결합된 고충실도 해석 연구가 빠르게 확대되고 있다. 더 나아가 수소 생산, 산업열 공급, 해양원전, 차세대 노형(MSR, HTGR, 핵융합 등)으로의 응용 확장이 진행되면서, 원자력 기술이 전통적 발전을 넘어 다양한 에너지 시스템과 융합되는 방향으로 발전하고 있음을 확인할 수 있다.