• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.42-49
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• 2015

3차원 Large Eddy Simulation(LES)와 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 기법을 이용하여 고체로켓의 인히비터에서 발생하는 연소실내 압력 진동 특성을 분석하였다. 인히비터 후방에서 발생한 와류는 Flow-acoustic coupling에 의해 주기적으로 반복하여 생성, 소멸이 이루어지는 것을 확인하였고, 이 와류가 내삽 노즐 입구 도출부에 충돌하면서 유동이 불균질하게 분해되고, 후방 돔으로 유입된 유동에 의한 압력 진동은 연소실 압력 진동 가진의 원인이 된다. 또한 인히비터에서 발생하는 와흘림(vortex shedding) 주기는 연소실내 와류 발생 주기와 일치하며, 실험에서 측정된 압력 진동 주파수와 비교 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권6호
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• pp.45-52
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• 2020

초소형 스마트탄의 개발을 위해 초소형 추진기관을 설계하고 그레인은 내부 형상의 제작 용이성을 고려하여 열가소성 추진제로 제작하였다. 추진기관의 성능분석을 위해 지상연소시험과 내탄도 해석이 수행되었다. 그리고 사수와 추진기관 간 안전거리 설계에 대한 기초자료를 획득하기 위하여 수치해석을 수행하였으며, 배기가스의 온도분포는 수치해석과 IR 카메라의 측정결과를 비교하여 분석되었다.

• 한국전산구조공학회논문집
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• 제27권6호
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• pp.635-642
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• 2014

본 연구에서는 고체로켓의 임무 수행 중 연소실 내압으로 인해 발생하는 고체로켓 케이스의 3가지 고장(응력파괴, 균열파괴, 볼트 체결 부 파손) 확률을 효과적으로 예측하는 기법을 개발하였다. 전체적인 확률계산 과정은 다음과 같다: 1) 고체로켓 모터의 고장모드에 영향을 주는 설계 변수선정 및 확률분포 부여, 2) 연소해석을 통한 로켓의 최대작동압력(maximum expected operating pressure, MEOP)의 확률분포 계산, 3) 케이스의 응력과 변형 형상을 구하기 위한 유한요소해석, 4) 3가지 고장함수에 대한 신뢰도예측의 수행, 계산의 편의를 위해 유한요소모델은 축대칭으로 가정하였고 볼트 체결 부의 접촉을 고려하였다. 효율적인 신뢰도예측을 위해 FORM(first-order reliability method) 기법을 통해 MPP(most probable failure point)를 탐색한 후, LHS(latin hypercube sampling)와 반응표면기법을 적용하여 고장모드를 다항식으로 근사화하며, 중요도 추출법을 적용하여 고장확률을 계산하였다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제41권11호
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• pp.1055-1064
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• 2017

로켓 모터와 같은 일회성 시스템은 매우 높은 신뢰도를 요구하기 때문에 합리적인 신뢰성 설계 방안이 필요한데 아직 국내에서는 단순히 각 부품별로 안전 계수를 부여하는 설계 방법을 적용해 왔다. 고전적인 신뢰성 해석에서는 한계 상태 함수에 사용되는 변수가 단일 값으로 입력되고 몇 개의 실험 데이터에 대하여 단순히 평균과 표준 편차를 취한 뒤 그 값을 신뢰성 해석에 사용하기 때문에 로켓 모터와 같이 높은 수준의 신뢰도를 요구하는 시스템에서 위험한 결과를 도출할 수 있다. 본 연구에서는 로켓 모터의 체결 볼트와 오링을 대상으로 베이지안 접근법을 활용하여 입력 변수를 통계적으로 추정하고 이를 통한 신뢰성 해석을 수행하였다. 추정된 변수는 확률 분포 형태로 도출되며 신뢰성 해석 결과로 계산되는 실패 확률 역시 분포로 주어지기 때문에 객관적이고 정량적인 설계 기준을 설정할 수 있다.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.129-141
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• 2014

미국 NASA는 자국 우주발사시스템 분야 인력양성을 위해 대학생 대상의 로켓 경진대회를 2006년부터 매년 개최하고 있다. 본 논문은 교육 프로젝트 일환으로 미국 젊은이들에게 우주 임무에 필요한 과학, 기술, 공학, 수학(STEM) 분야에 관심을 고취시키기 위한 NASA 주관 대학생 로켓 경진대회인 NASA Student Launch에 대한 의미와 운영 방식에 대한 분석을 한다. 아울러 국내 대학생 로켓 경진대회 활동을 간략히 소개한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.232-235
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• 2011

본 연구에서는 고체 추진기관의 침식연소 해석을 위해 비정상 일차원 내탄도 해석 모델을 이용하였다. 연소실 축방향 유동과 압력변화를 해석하기 위해 연속방정식과 운동량 보존식을 연립하여 수치해석 하였다. 침식연소가 발생한 모터의 시험 결과와 해석 결과를 비교하여 연구 모터의 침식연소 상수를 도출하였다. 그레인 형상 변화가 침식연소에 미치는 영향을 평가하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.31-37
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• 2011

대형 고체로켓에 존재하는 그레인간 인히비터로 인해 발생하는 유동과 압력의 교란 현상을 조사하기 위해 Large Eddy Simulation과 Proper Orthogonal Decomposition(POD) 기법을 적용하였다. 해석 결과는 실험 결과와 유사하며 정량적 및 정성적 분석을 수행하였다. 인히비터에서 발생하는 와류(vortex)는 노즐헤드와 충돌하여 발생하는 음향가진(acoustic source)에 영향을 받아 주기적으로 발생하는 것을 확인하였다. 또한 3차원 해석 결과 와류가 노즐헤드에 충돌하는 과정에서 유동이 불균형한 형상으로 분해되면서 노즐 출구 유동이 회전하여 롤 토크를 유발함을 확인 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.253-257
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• 2011

고체로켓에서 발생하는 vortex shedding 현상 중 인히비터로 인해 발생하는 연소실내 와류(vortex)의 특성을 조사하기 위해 Large Eddy Simulation을 수행하였다. 해석의 결과는 기존 연구자들의 결과와 잘 일치하며 정략적 및 정성적 분석을 수행하였다. 인히비터 후방에서 발생하는 vortex는 Flow-acoustic coupling 에 의해 주기적으로 반복되며 생성, 소멸이 이루어지는 것을 확인 할 수 있었으며, 발생 주기는 연소실내 mode 2의 주파수와 일치하는 것을 확인하였다. 3차원 해석결과 인히비터 후방에서 Roll 발생은 비균일한 노즐 유동을 발생시킨다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.233-236
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• 2009

산화제는 $LN_2O$, 고체연료는 HDPE(High Density PolyEthlene)를 사용하여 산화제의 상 및 연료포트 직경에 따른 하이브리드 로켓 모터의 연소특성을 비교 분석하였다. 불완전한 액적의 기화와 연료와 산화제의 혼합으로 인해 산화제로 $GN_2O$ 보다 $LN_2O$를 적용했을 때, 연소효율이 낮게 나타났다. O/F비에 따른 화염온도변화 및 끝 단면적에서의 연소반응으로 인해 $LN_2O$와 $GN_2O$를 사용하였을 경우 고체연료의 초기 포트 직경에 따른 후퇴율의 경향이 달리 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.29-36
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• 2014

하이브리드 로켓 연소에서는 다양한 종류의 저주파수 연소 압력진동이 나타난다. 10Hz 대역의 저주파수 압력진동은 고체연료와 연소가스의 열 관성 차이 때문에 발생하지만 그외의 저주파수 진동은 고체로켓에서 관찰되는 헬름홀츠 및 $L^*$ 모드에 의해 발생하는 것으로 연소실 부피 변화와 밀접한 관련이 있다. 따라서 유동 특성이 고체로켓과 유사한 하이브리드 로켓 연소에서 연소실 부피 변화는 저주파수 특성에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 본 연구에서는 연소실과 후연소실의 형상 변화에 따른 연소 압력의 저주파수 특성 변화를 관찰하였다. 특히 주 연소실과 후연소실의 부피 비가 특정한 값이 되면 연소 도중에 10~30Hz 연소 압력 진동의 진폭이 갑자기 증폭되는 연소불안정 현상이 나타났다. 산화제 유량 조절 및 연료 변경에 의한 O/F 비 변화는 연소 압력의 저주파수 증폭과 무관한 것으로 밝혀졌다. 후연소실로 연소가스가 팽창할 때 발생하는 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 현상과 직접적인 관련 있는 것으로 판단되며 이에 관한 연구가 더 필요하다.