Kamijo Kenjiro - 제 7장, NASA와의 관계 - NASA 연구원의 실패

1. 알고보니 나보다 먼저 선회 캐비테이션으로 '추정' 되는 현상에 대해 보고한 논문이 있었다.

그 후, 불가사의한 일과 조우하였다. 이 이야기는 1965년 NASA 루이스 연구센터의 연구자(R.F. Soltis)가 매우 흥미로운 논문(NASA TN D-2681, Some Visual Observation of Cavitation in Rotating Machinery : 회전기계에서의 캐비테이션 가시화)를 발표하였던 것에서부터 시작된다.

NASA TN D-2681, Some Visual Observation of Cavitation in Rotating Machinery

필자가 이 논문을 최초로  보았던 때가 1973년이었다. 이 연구자가 실험 데이터를 상세하게 음미하였더라면 , 내가 최초로 선회 캐비테이션 논문을 발표하는 일은 없었다. 이 논문 내용 중 인듀서에서 발생한 캐비테이션의 가시화 관찰에 대해 "고속 필름을 하나하나 상세히 조사하자, 마치 캐비테이션 영역이 회전하는 블레이드보다 빠른 속도로 회전해서, 블레이드 사이의 유로가 규칙적으로 공동으로 채워졌다 채워지지 않는 현상이 원인이 되어 압축기에서 관찰되는 선회실속과 유사하였다" 라고 기술되어 있었다. 이 기술이 정확하다면 명확하게 인듀서의 선회 캐비테이션이 일으킨 선회 실속이 되어, 선회 캐비테이션은 새롭게 관찰된 현상이 아니게 된다. 

2. 선회 캐비테이션 논문 발표 후 NASA 연구원의 언급

1992년 12월 ASME 논문집에 선회 캐비테이션 논문을 발표하였다. 이 안에서 선회 캐비테이션은 블레이드보다 빠른 선회속도를 가진 것 외에 블레이드의 회전과 반대로 회전하는 것의 존재를 예상하였다. 당시 후자는 아직 관찰되지 않았다. 1995년이라고 생각되는데, 블레이드와 반대 방향으로 움직이는 선회 캐비테이션의 존재 가능성을 알게 된 NASA 마셜 우주비행센터의 연구원이 "NASA 에서는 후자를 관찰하였습니다." 라며 앞에 언급한 Soltis 씨가 촬영한 고속 촬영 사진을 보내왔다.

해당 논문에서 'Rotating Stall' 이라는 문구와 함께 언급된 사진

해당 논문에서의 문제의 구절. 'This phenomenon is somewhat analogous to the rotating stall patterns observed in air compressor rotors.'

필자가 행했던 것과 동일하게 이 고속 촬영 사진을 정리해 보자, 블레이드보다 빠르게 회전하는 선회 캐비테이션이었다. 상세히 풀어서 말하자면, 어쩌다 블레이드보다 느리게 회전하는 것을 보았다면 이는 불가사의한 일이다. 이 결론에 이른 경위에 대해 이하의 기술이 틀렸기 때문에 대단히 실례되는 일이긴 하지만 제멋대로 아래와 같이 상상하였다.

3. 어째서 그 NASA 연구원은 그러한 결론에 도달하였는가?

당시 대형 제트기에 대한 연구가 대규모로 행해지고 있었다. 제트엔진에 대해, 압축기의 선회실속을 억제하는 연구가 매우 중요하였다. NASA 루이스 연구센터에서는 선회 실속의 연구가 활발하였다.

선회 실속과 비슷한 형상을 본 Soltis 씨는 압축기 연구를 행하는 부서와 상담했을 것이라고 생각하는 것이 타당하다고 본다. 질문을 받은 쪽은 즉석에서 캐비테이션에 의해 발생한 선회 실속 현상이라고 판단 혹은 추정하였다는 것이 확실하다. 이 조언을 머리에 새기고 고속 촬영 필름을 보았기 때문에 선회 속도가 블레이드의 속도보다 느리게 보였던 것이다. 

한편, 나는 Caltech에 재직 중에 선회 실속에 대해 상담한 연구자는 없는 한편, 수중의 선회 실속에 관한 문헌으로 오사카가 대학의 무라타 마사루(村田暹) 교수의 해설서가 있었다. 선입관에 얽매이지 않고 데이터를 여러 번 정리하였던 것이 올바른 결론에 도달하는것을 가능하게 했던 최대의 이유라고 생각한다.

한 마디

선회 캐비테이션의 경우 아직까지는 블레이드보다 느리게 회전하거나 아예 반대로 회전하는 것은 발견되지 않았다고 안다. 특히 본인이 압축기를 연구하는 연구자에게 선회 캐비테이션에 대해 물어보았을 때도 '선회 캐비테이션과 선회 실속은 전혀 별개의 현상으로, 선회 실속에서 실속 셀이 블레이드보다 느리거나 혹은 반대로 회전한다는 현상이 관찰된다고 선회 캐비테이션도 반드시 그럴 것이라 생각하는 것은 위험한 생각이다.' 라는 답을 들을 수 있었다.

아무래도 저 당시 선회 캐비테이션이라는 것 자체가 너무 생소한 분야다 보니 저렇게 될 수밖에 없었을지도 모른다고 생각한다. 저자가 초기 발표했던 선회 캐비테이션 관찰 관련 논문은 학회에서 거절되었던 적이 있다. 

새로운 현상을 발견할 때에는 이전에 이미 존재하던 현상과 비슷하더라도 최대한 선입견을 없애고 별개의 현상으로 보는 한편, 높은 관찰력도 요구되는듯 하다. 운이 따라주었더라면 선회 캐비테이션 최초 발견 및 이론 정립은 Soltis 씨의 전과가 되었을지도 모를 일이었다.