Performance Evaluation of Ethanol Blended Hydrogen Peroxide Thrusters

에탄올 블렌딩한 과산화수소 추력기의 성능평가

The blending method that is an addition of small quantity of fuel was used to increase the performance of green propellant thruster. 90 wt.% hydrogen peroxide as a green propellant was selected, and ethanol was used as a blended fuel. The o/f ratio was chosen as 50 which has higher theoretical performance than 98 wt.% hydrogen peroxide. The chamber temperature of blended hydrogen peroxide was higher than adiabatic chamber temperature of hydrogen peroxide. Therefore, performance can be improved by ethanol blending. Several catalyst and its support were compared to find appropriate catalyst for decomposition and combustion of ethanol blended hydrogen peroxide. As a experimental results, Pt was suitable, but $MnO_2$ had a chamber instability when it was reused. The ${\alpha}-Al_2O_3$ which is high heat-resistant support showed very unstable performance in both Pt and $MnO_2$ catalyst since it has low decomposition performance.

친환경 추진제를 사용하는 추력기의 성능 향상을 위해서 미소량의 연료를 첨가하는 블렌딩 기법을 적용하였다. 친환경 추진제로는 90 wt.% 과산화수소를 사용하였으며, 혼합하는 연료는 에탄올을 사용하였다. 혼합비는 98 wt.% 과산화수소의 이론 성능을 상회하는 성능을 갖는 50으로 정하였다. 실험 결과 에탄올 블렌딩한 과산화수소의 반응기 온도가 과산화수소의 단열 분해 온도보다 높았다. 따라서 에탄올 블렌딩을 통해서 성능 증대를 꾀할 수 있었다. 또한 다양한 촉매 및 지지체의 비교를 통해 에탄올 블렌딩한 과산화수소 분해 및 연소에 적합한 촉매 조합을 파악하였다. 실험 결과 백금 촉매가 적합하다고 판단되며 이산화망간 촉매는 재사용 시 불안정성이 증가하였다. 고온 안정성이 높은 ${\alpha}-Al_2O_3$를 지지체로 사용할 경우 촉매의 분해 성능이 낮아 매우 불안정한 성능을 보였다.