권호 표지

Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers (한국추진공학회지)

The Korean Society of Propulsion Engineers (KSPE)

  • Bimonthly
  • /
  • 1226-6027(pISSN)
  • /
  • 2288-4548(eISSN)

Domain

  • Machinery ＞ Space Launch Vehicle

Aim & Scope

This Journal is a bimonthly publication of the Korean Society of Propulsion Engineers (KSPE), articles of which are selected for publication through a peer-review process based upon the judgement of originality, quality of exposition, and significance of the results. It is devoted to the advancement of the science and technology not only of aerospace propulsion but also of all sorts of power directly related to propulsion, through the dissemination of original research papers and review articles contributing to advancements in airbreathing, electric, and advanced propulsion; solid, liquid, and hybrid rockets; fuels, high energy materials, and propellants; power generation and conversion for aerospace vehicles and waterborne vessels; and the application of propulsion engineering to terrestrial energy devices and systems. This Journal aims to provide readers with primary interests in propulsion area ranging from research through development to applications. Papers of theoretical, computational, and experimental research in those disciplines and also the sciences of combustion, fluid mechanics, heat transfer, guidance and control, and structural mechanics as directly related to propulsive power and energy systems are solicited.

http://www.kspe.org KSCI KCI

Volume 16 Issue 6

  1. Lee, Sang Shin;Seo, Hang Seok;Kim, Jeong Soo 1
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.001 PDF KSCI
    본 연구에서는 정상초음파의 간섭에 의해 야기되는 프로판/공기 예혼합화염의 사각관내 전파거동 및 구조안정화를 규명하기 위한 실험결과를 제시한다. 전파화염의 이미지는 고속카메라를 이용하여 획득하였으며, 이미지 후처리를 통해 정상초음파 유무에 따른 화염선단의 구조변이와 전파속도를 상세히 관찰하였다. 전파속도는 정상초음파가 교반하는 경우 증가하였으며, 이론당량비에서 벗어남에 따라 초음파의 영향은 보다 크게 발현하였다. 정상초음파에 의한 화학반응과 혼합의 촉진은 화염선단의 형상에 대한 부력의 영향을 압도하여 화염의 구조적 안정화에 기여한다.
  2. Yoon, Jungsoo;Paik, Kyong-Yup;Khil, Taeock;Yoon, Youngbin 9
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.009 PDF KSCI
    추력변화를 초공동 수중운동체의 추진체로 사용되는 수반응성 금속입자와 해수는 연소챔버 내에서 균질하게 혼합될 때 비추력이 극대화 된다. 본 연구의 목적은 상사성의 관점에서 분사기 형상이 입자 분포에 미치는 영향을 알아보는 것이다. 이를 위해 PIV기법을 이용하여 반경방향의 입자 분포와 입자 평균속도의 상사성에 대하여 알아보았다.
  3. Joh, Miok;Kim, Seong-Ku;Choi, Hwan-Seok 16
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.016 PDF KSCI
    액체로켓 추력실의 성능 예측 및 초음속 노즐부 형상 설계에 활용 중인 in-house 해석 도구를 이용하여 재생냉각 연소기에 대한 성능/냉각 통합해석을 수행하였으며, 막냉각 유량 및 외곽 분사기열의 혼합비 변화에 따른 연소 성능과 냉각 성능 간 trade-off 경향을 고찰하였다. 향후 막냉각 및 주요 설계 인자의 최적화 도구로 활용될 수 있도록 개발 연소기에 대한 시험 결과와의 비교 등을 통하여 수치해석 도구를 검증/개선해나갈 계획이다.
  4. Kim, Jaewoo;Jun, Doosung;Kang, Teagon;Jang, Seok Pil;Koo, Jaye;Moon, Heejang 23
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.023 PDF KSCI
    본 연구에서는 $SiO_2$ 계열 젤화제로 알려진 Aerosil(R) R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료를 제작하였다. 케로신 계열 연료로는 Jet A-1을 사용하였으며 젤화(gelification) 여부를 확인하기 위한 전단박화(shear thinning) 현상은 멱법칙(power-law) 모델을 이용하여 검증하였고 제작된 모든 젤 연료는 전단박화 효과와 함께 $SiO_2$ 젤화제의 함유량이 증가할수록 젤의 점도가 높게 형성됨을 확인하였다. 본 연구에서 사용된 젤화제 중 Aerosil(R) R972를 첨가한 젤 연료의 점성계수가 전단률 전 영역에 걸쳐 멱법칙 모델을 따르는 것이 확인되었으며 상대적으로 Silica 230과 Silica 530을 첨가한 젤 연료는 전단률 150 [1/s] 근방 이하에서 멱법칙이 유효하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 젤화제 함유량이 증가할수록 vortex 혼합법과 수동 혼합법 간의 유변학적 특성이 크게 차이 나는 것이 관찰되었다.
  5. Kim, Daesik;Kim, Kyu Tae 32
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.032 PDF KSCI
    가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 발생하는 연소 불안정의 고유 주파수 및 초기 성장률의 예측을 위하여 선형 열음향 해석 모델이 소개되었다. 모델 검증을 위하여 입출구 조건이 잘 정의되고, 상대적으로 이전 연구 결과에서 적용된 연소기에 비하여 구조가 간단한 모델 연소기가 선정되었다. 정의된 연소기에서 음향 해석을 위한 선형 관계식이 유도되었고, 이를 통하여 선형 안정성 해석 방안이 제시되었다. 해석 결과 연소 불안정의 특성에 대한 전체적인 변화 경향은 성공적으로 예측하였으나, 주파수의 절대값에 있어서는 실제 실험 결과보다 다소 작은 값을 예측하는 것으로 나타났다. 이러한 주파수의 예측 오차는 짧은 화염보다는 긴 화염에서 더욱 두드러지는 것으로 나타났다.
  6. Kim, Daesik;Kim, Kyu Tae 41
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.041 PDF KSCI
    연소 불안정 현상을 완전하게 이해하기 위해서는 천이 과정과 한계 진폭과 같은 비선형 거동에 대한 예측이 매우 중요하다. 가스터빈 희박 예혼합 연소기에서 이러한 비선형 거동은 화염의 비선형 동특성에 크게 의존하게 된다. 본 연구에서는 기존에 선형 해석으로부터 비선형 열음향 해석으로 확장하기 위해서 화염 묘사 함수를 통한 시스템 안정성 해석 기법이 소개되었다. 이를 위하여, 주파수 뿐만 아니라 속도 진폭에 따른 열발생율의 변동 특성이 실험 결과로부터 모델링되었다. 현재 해석 조건에서 비선형 모델링 결과, 주어진 연소기 길이에서 속도 진폭이 불안정 주파수에 미치는 영향은 미비하였으나, 성장률에는 크게 영향을 미치는 것으로 나타났다. 향후 다양한 조건에서 비선형 모델의 검증과 한계 진폭의 예측 결과에 대한 실험 결과와의 비교가 요구된다.
  7. Kim, Jong Hyun;Jung, Hun;Kim, Jeong Soo 48
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.048 PDF KSCI
    우주발사체 자세제어용 하이드라진 추력기의 지상연소시험을 수행하였다. 시험에 사용된 추력기는 추진제 주입압력 2.41 MPa (350 psia) 에서 정상상태 공칭추력 67 N (15 $lb_f$) 을 목표로 설계/제작 되었다. 개발모델 추력기의 성능특성 검토를 위해 정상상태 연소모드에서의 추력, 추진제 공급압력, 질량유량, 추력실 압력, 그리고 온도 등의 성능변수를 이용한다. 시험결과, 실제의 성능이 이론 요구규격 대비 89.1% 이상의 성능효율을 만족하는 것이 확인되었다.
  8. Ahn, Kyubok;Kim, Jong-Gyu;Lim, Byoungjik;Kim, Munki;Kang, Donghyuk;Kim, Seong-Ku;Choi, Hwan-Seok 56
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.056 PDF KSCI
    한국형발사체 1단에 사용될 75톤급 액체로켓엔진 연소기의 기술검증시제를 설계, 제작하여 연료 수류시험을 수행하였다. 가압압력을 조절하여 연료 유량을 변경함으로써 주어진 유량에서 발생하는 연소기 재생냉각 채널에서의 압력 손실을 측정하였다. 연소실 각 부에서의 압력 손실을 측정할 수 있었으며, 상당량의 압력 손실이 유속이 강한 연소실 노즐목부에서 발생함을 확인하였다. 주어진 연료 수류시험 조건에서 수력학 해석을 통하여 수력학 해석 방법의 정확도를 검증할 수 있었다.
  9. Kim, Seongsu;Huh, Hwanil 62
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.062 PDF KSCI
    우주 비행체와 유도 미사일에 적용되는 궤도천이 및 자세제어 시스템(이하 DACS)은 비행체의 궤도를 천이시키거나 미세한 자세 제어를 수행하게 된다. DACS를 개발하기 위해서는 추력변화 최대화를 위한 핀틀/노즐의 형상 조합, 핀틀 구동력 최소화를 위한 공력하중 저감, 다축 제어 알고리즘에 대한 연구가 중요하다. 본 논문에서는 이러한 DACS 시스템에 대한 소개와 분류, 국내외 연구 개발 동향에 대해 살펴보고 향후 연구 개발 전망을 제시하였다.
  10. Lee, Kwang-Jin;Han, Yeoung-Min;Kim, Jong-Gyu;Choi, Hwan-Seok 73
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.073 PDF KSCI
    국내 기술로 개발된 액체로켓엔진 연소기의 점화 특성을 연소시험을 통해 분석하였다. 연소시험에 사용된 연소기들은 점화제용 분사기, 막냉각 방식 그리고 산화제 입구 위치가 다른 특징을 지니며 각기 다른 시동 시퀀스를 적용하였다. 분석결과 산화제 매니폴드의 온도 프로파일에 따라 저주파 섭동이 점화구간 내에서 나타남을 보였다. 이 저주파 섭동은 연소기의 기능장애를 유발하지는 않았지만, 엔진 시스템 및 발사체와의 인터페이스측면에서 지속적인 관심 요소로서 관찰이 요구된다.
  11. Ha, Jaeseok;Kim, Jaehoon;Yang, Hoyoung 79
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.079 PDF KSCI
    창이 있고 밀폐되어있는 시험챔버를 사용하여 고속가압에 의한 고체추진제의 균열진전시험을 수행하였다. 고체추진제 예균열 시험편은 시험챔버내에 설치되고, 축압기 내에 고압으로 축적된 질소가스는 고속가압을 위해 가압밸브를 통해 시험챔버를 가압한다. 시험챔버 내의 압력이 설정압력에 도달하게 되면 가압밸브는 닫히고 배기밸브를 통해 시험챔버는 감압이 된다. 본 논문에서는 시험결과로부터 시간에 따른 시험챔버압력을 나타내는 압력-시간 선도를 얻었으며, 선도로부터 가압비(${\Delta}P/{\Delta}t$)를 계산하였다. 3가지 가압비 64.34, 73.86, 85.44 MPa/s 에 대한 시험을 수행하였으며, 가압비에 따른 균열진전 길이를 측정하였다. 또한 고속 디지털카메라촬영을 통해 균열진전과정을 분석하였다.
  12. Ryu, Byungtae;Lee, Dohyung;Ryoo, Baekneung;Choi, Hongseok 85
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.085 PDF KSCI
    본 논문은 우발적 화재에 노출된 고체 추진기관의 화재 위협이나 폭발을 파이로 센서가 자동적으로 감지하여 추진기관이 안전하게 연소되게 하는 둔감 점화 장치의 반응을 연구한 결과다. 완속 가열 시험은 HTPB 추진제가 충전된 로켓 모터에 열감지형 점화기를 장착하여 MIL-STD-2105D 규정에 따라 수행하였다. 얻어진 점화 온도는 약 $140^{\circ}C$였으며, 이는 "연소 반응" 등급에 해당되었다. Kissinger 식으로 구한 둔감 점화 장치 신호 화약의 자동 점화 온도는 $165.5^{\circ}C$였다.
  13. Chun, Yonggahp;Cho, Namkyung;Han, Yeoung-Min 92
    https://doi.org/10.6108/KSPE.2012.16.6.092 PDF KSCI
    발사체의 추진기관은 일반적으로 산화제와 연료를 연소실로 공급하여 추진력을 얻게 된다. 개발 중에 있는 한국형 발사체(KSLV-II) 2단 엔진의 경우 산화제로는 액체산소(Liquid Oxygen)를 사용하고 연료로는 JET-A1이 사용될 예정이다. 터보펌프 공급방식인 2단 엔진의 주요 구성은 연소기와 터보펌프, 엔진공급시스템 등으로 구성되어 있다. 액체 추진 엔진 개발을 위해서는 서브시스템인 연소기 개발이 선행되어야 하고 설계 및 제작된 연소기의 성능 검증은 연소기 연소시험설비(CCTF)에서 수행된다. 우주센터에 구축 예정인 연소기 연소시험설비에 대한 상세설계가 수행되었으며, 본 설계 결과를 기준으로 AMESim을 사용하여 산화제공급시스템에 대한 모델링을 수행하여 산화제 공급특성을 해석하였다.