[Best R&D Group] 윤정환 KAIST 기계공학과 교수

“디지털 장인, 머지않아 실현될 것”
 

AI가 접목된 스마트팩토리 물결이 일고 있는 가운데, ‘디지털 장인’의 탄생이 기대된다. 숙련된 기술자를 대신할 ‘디지털 장인’은 인간의 한계를 커버하는 과학적이고 정확한 디지털 시스템이다. ‘디지털 장인’ 탄생 최선봉장에 선 윤정환 교수를 만나봤다.
 

사진=임성희 기자

이론과 실증 겸비한 소성역학(Mechanics of Plasticity) 전문가
윤정환 교수는 1997년 카이스트 박사학위 이후 당시 세계 최대 알루미늄 회사였던 미국 Alcoa사의 글로벌 연구센터인 Alcoa Technical Center에서 박사후과정 후 LG전자 생산기술원 CAE 팀에서 3년간 근무했다. 그리고 2001년 미국으로 건너가 MSC Software Corporation과 다시 Alcoa Technical Center를 거쳐 2010년 호주 Swinburne 대학교 교수로 임용됐다. 이곳에서 보잉사가 설립한 AusAMRC에서 항공기 관련 Advanced Manufacturing 연구를 리드하는 Research Director로 활동했다. 2013년에는 호주 Deakin 대학교로 자리를 옮겨 Deakin 대학교에서 추진했던 Geelong Manufacturing Precinct 설립에 참여했고, 그 프로그램의 하나로 미국 GM R&D와 함께 GM센터 설립을 리드하기도 했다. 외국에서 15년간 활동하면서 굵직굵직한 프로젝트와 연구로 연구인지도와 명성을 쌓았지만 그는 외국에 정착하지 않고 다시 한국으로 돌아왔다. “외국에 살면서도 항상 모교로 돌아오고 싶은 마음을 가지고 있었는데, 2015년에 제 지도 교수님이셨던 카이스트 1호 박사출신 양동열 교수님이 은퇴를 앞두고 계셔서 전공의 맥을 잇기 위해 모교인 KAIST로 오게 됐습니다” 현재 그는 포스코 철강전문교수, LG전자 미래기술자문교수로도 활동하고 있다.
 
멋있는 자동차, 예쁜 전자제품 외형 만드는 일
윤정환 교수는 스승인 양동열 교수의 뒤를 이어 카이스트 CANESM(Computer Aided Net Shape Manufacturing Lab)을 운영하고 있다. “제품이 다양화되고, 소량 생산이 되면서 유연 생산 공정에 관한 연구를 많이 하고 있습니다. 특히, 경량 재료(금속 및 복합재)로 만드는 제품(자동차, 전자, 항공기 부품)의 가상 생산을 위한 역학적, 재료적 모델링을 하고 있습니다” 윤 교수는 좋은 소성 이론의 파급력을 강조하며 국제 소성학회지 부편집장을 맡아 최신 소성이론의 실제 적용에도 앞장서고 있다. 주요 성과로는 재료의 이방성을 비연관 흐름법칙(Non-Associated Flow Rule)으로 묘사하는 구성방정식 개발과 변형경로에 무관한 성형한계도 제안이다. 관련 이론은 높은 인용지수를 보이며 후속연구에 도움을 주고 있다. “자동차, 전자, 항공기 부품 등의 각종 프레스 성형이 파단이나 주름 없이 잘 성형 될 지를 판단하고, 금형 디자인을 돕는 성형평가 시스템을 개발하고 있습니다. 현재, GM, 포스코, LG전자, 한국생산기술연구원, 한국재료연구원, 성우하이텍, 대우공업 등이 컨소시움 형태로 참여하고 있습니다. 또한 이런 재료 모델링을 위해 재료의 물성치가 필요한데, 물성치 획득을 빠르고 정확히 하기 위한 소재 물성 평가 시스템도 개발하여 상용화를 앞두고 있습니다” 그가 개발하고 있는 성형성 평가 시스템과 물성 평가 시스템이 완성되면, 제품 디자인과 금형 설계에 드는 시간을 획기적으로 단축할 수 있을 것으로 보인다. 이 시스템들의 핵심이 바로 ‘디지털 장인’이다. 디지털 장인은 인류의 삶을 또 어떻게 바꿔놓을까? “기계가 인간의 한계를 뛰어넘어 더 좋은 생산 환경을 제공해 줄 것입니다. 점점 부족해지는 숙련공들을 대체할 수 있을 것이며 사람들은 창의적인 활동에 더 많은 시간을 할애할 수 있을 것입니다”
 
 

윤정환 교수는 “우리 분야는 이론과 실증이 겸비될 때 최고의 시너지를 낼 수 있습니다. 제자들이 먼저 현장에서 실무경험을 쌓길 추천합니다. 그래야 이론연구에서도 빛을 발할 수 있을 것입니다”라고 제자들을 향한 조언을 아끼지 않았다. 사진=임성희 기자 

“융통적 사고와 준비된 자세로 나만의 학파 만들 길”
윤정환 교수는 국방과학연구소 극초음속 비행기의 추진체 밀봉 시스템 설계를 하고 있는데, 현재는 NASA가 가장 앞선 기술을 보유하고 있고, 한국에서는 처음 시도하는 것이다. 또한 한국원자력연구원 위탁으로 원자력 발전소 사고 시 냉각시스템에 물이 공급되지 않아 연료봉의 봉다발이 부풀어 올라 터지는 현상을 모사하는 컴퓨터 프로그램도 개발하고 있다. 이는 원자력 안전 평가에 중요한 기술로 상업용 프로그램이 아닌 자체 개발 코드를 개발하고 있다. 또한 국가참조표준 데이터센터 사업에 참여해 고속인장물성을 생산하고 있으며, 윤 교수가 생산한 데이터의 70% 이상이 최고 등급인 인증표준으로 등록되어 있다. “제가 연구하는 소성역학도 일종의 물리영역이라 같은 답을 찾을 수 있는 무한한 솔루션이 있습니다. 따라서 자신만의 방법으로 문제를 푸는 것이 새로운 학문을 개척하는 시작이 되고, 후에 학문의 새로운 길로 인식되면 많은 follower가 생기게 되어 새로운 학문의 학파가 됩니다. 이러한 일들이 저에게도 몇 차례 있었습니다”라며 제자들에게 유연한 사고를 가지길 주문하는 윤정환 교수다. 덧붙여 그는 “중요하지만 급하지 않은 일에 투자하여 항상 준비된 사람이 돼야 기회가 왔을 때 잡을 수 있습니다. 우리 분야는 이론과 실증이 겸비될 때 최고의 시너지를 낼 수 있습니다. 제자들이 먼저 현장에서 실무경험을 쌓길 추천합니다. 그래야 이론연구에서도 빛을 발할 수 있을 것입니다”라고 강조했다. 인터뷰를 끝마치며 그는 “저는 이론가이자 엔지니어입니다. 그래서 좋은 소성역학 관련 이론을 개발하고, 이를 실제 산업체에 적용하는 일이 중요하다고 생각합니다. 제가 개발한 이론을 구현한 가상생산 시스템을 통해, 산업체 제조와 디자인의 혁신이 이뤄지길 꿈꾸고 있습니다”라고 밝혔다. 레드오션보다는 블루오션을 개척해 자신만의 영역을 선도하고 있는 윤정환 교수. 그의 연구들 앞에는 항상 ‘혁신’이라는 단어가 붙을 것이다.

이슈메이커 임성희 기자 shlim@issuemaker.kr