Review of Cryogenic Propellant Densification Technology

극저온 추진제 고밀도화 기술동향 및 적용방안

Enhancements to propellants provide an opportunity to either increase performance of an existing launch vehicle. One of the promising technologies is the use of densified cryogenic propellants such as liquid hydrogen and liquid oxygen. The main advantage of densified cryogenic propellants is the increase in propellant mass fraction. Increased propellant mass fraction means increased payload mass to orbit. This paper reviews the basic principles and current technology trends for cryogenic propellant densification technologies. Several promising densification methods are presented focused on liquid oxygen densification. Engine and vehicle performance analyses are also presented to quantify the potential performance benefits of densified propellants in an overall system. And suggestions of application scheme for satellite launch vehicle is made.

기존 발사체 시스템의 성능을 향상시키는 방법의 하나로 액체산소와 액체수소와 같은 극저온 추진제를 고밀도화하는 기술이 최근 활발히 개발되고 있다. 극저온 추진제 고밀도화를 통하여 발사체에서 추진제의 질량분율을 높임으로 보다 큰 유상하중을 괘도에 진입시킬 수 있다. 본 논문에서는 극저온 추진제 고밀도화의 원리 및 최근 기술동향을 소개한다. 주로 액체산소의 고밀도화에 초점을 맞추어 여러 고밀도화 방법들에 대해서 소개하였다. 고밀도화된 극저온 추진제를 탑재한 발사체의 엔진 및 발사체 전체 성능해석 결과를 통하여, 발사체 시스템의 성능 향상을 정량적으로 소개하였다 또한 향후 극저온 추진제 고밀도화 기술의 국내 위성발사체 적용을 위한 방안을 간략히 제시하였다.