• 한국추진공학회지
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• 제8권3호
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• pp.75-86
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• 2004

KSR-III는 한국 최초의 액체 추진기관 과학로켓으로서 5년간의 기간에 걸쳐 순수 국내 기술로 개발 되었다. KSR-III의 추진기관은 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 지상 추력 13톤급의 액체 엔진으로서, 가압식 추진제 공급방식과 내열재 삭마방식을 채택하였다. 엔진 개발과정에서 최대의 난제였던 연소불안정 문제는 배플의 설치를 통하여 해결하였다. KSR-III 액체 엔진 개발을 통하여 분사기 및 연소기의 설계, 연소불안정의 시험, 평가, 제어 기술과 같은 액체로켓 엔진 개발의 핵심기술을 확보함으로써 의미 있는 기술적 성과를 거두었다. 여기서 습득된 기술은 소형우주발사체(KSLV)를 포함한 향 후 우주개발을 위한 고성능 액체로켓 엔진 개발에 응용될 것이다. 본 논문에서는 KSR-III 액체 로켓 엔진의 설계, 해석, 성능 시험 및 평가를 포함한 개발 전 과정에 대하여 기술하였다.

• 한국철도학회논문집
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• 제11권2호
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• pp.188-194
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• 2008

철도차량의 기계제동에 사용되는 제동 디스크의 표면에는 반복적인 마찰제동에 의해 열피로에 기인한 열균열이 발생하게 된다. 이러한 열균열은 제동성능 저하, 제동장치 유지보수비용 증가를 발생시키고 심지어는 대규모 열차사고의 원인으로 작용할 수도 있다. 본 연구에서는 우리나라의 새마을 및 무궁화 열차를 대상으로 고내열성을 지닌 제동 디스크 재질을 개발하기 위하여 FC280, FC250, NCM 등의 후보 재질을 선별하여 각 재질의 화학원소 성분과 비율을 결정하였다. 선별된 후보 재질로 주물 공시재를 제작하여 화학적 성분 분석, 결정 및 흑연조직 분석을 하였고 후보재질 시편에 대한 기계적 특성 시험 및 마찰특성 시험을 실시하여 현재 사용되는 제동 디스크 재질 특성과 비교하였다. 기계적 특성시험 결과 NCM이 가장 큰 인장강도를 보이나 마찰계수는 가장 작았다. 소형 다이나모 시험기에서 마찰제동 시 제동 속도 및 제동압력 변화에 대해 가장 안정적인 마찰계수를 나타내는 것은 현재의 사용품인 것으로 나타났다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권10호
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• pp.102-111
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• 2004

본 논문에서는 와류분사기를 가진 액체로켓엔진용 축소형 연소기의 설계/제작/시험에 대해 기술하였다. 와류분사기는 내부에 액체산소 외부에 케로신을 공급하여 노즐 외부에서 혼합하는 구조를 가지고 있다. 축소형 연소기는 분사기 헤드, 삭마 냉각방식의 내열재 연소실 그리고 물냉각 노즐로 구성되어 있다. 분사기 헤드는 18 개의 주 분사기, 하나의 중앙 분사기, 연료 메니폴드, 산화제 메니폴드 그리고 추진제 분배기 등으로 구성되어 있다. 축소형 연소기 제작 후 수류시험 및 점화시험을 거쳐 설계점 및 탈설계점에서의 연소시험을 성공적으로 수행하였다. 연소시험결과 분사기 차압은 수류시험시의 값과 비슷하였고 연소효율은 목표치보다 높게 나왔으며, 정상연소시 동압의 진폭은 규격조건을 만족하였고 고주파 연소 불안정은 발생하지 않았다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.80-87
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• 2004

KSR-III 비행용 액체추진제 로켓엔진의 각 성능 변수 간 상관관계를 파악하기 위하여, 엔 진 지상연소시험의 결과에 대한 분석이 수행되었다. 내열재 연소실의 삭마에 따른 변화를 고려하였으며, 산화제/연료비에 의한 변화를 무시한 선형 회귀분석과 이를 포함한 이변수 이차 회귀분석이 수행되었다. 선형 회귀분석은 간단하면서도 분석영역 내에서 1% 이내의 오차율을 가지는 매우 실용적인 방법임을 보여주었다. 또한 이변수 이차 회귀분석 결과는 분석영역 내에서 매우 높은 정확도의 예측이 가능하였으며, KSR-III 엔진의 추력 (혹은 비추력) 및 연소실 압력 (혹은 특성속도)에 대한 최적 산화제/연료비가 각각 2.22 와 2.17 인 것으로 분석되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.235-239
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• 2005

저궤도 위성 발사체에 적용 가능한 추력 30 tonf급의 연소기가 설계/제작되어 전반적인 연소 시험을 마쳤다. 터보 펌프식 개방형 사이클에 적용 가능한 재생냉각형으로 제작된 본 연소기는 초기 연소 성능 및 기능 검증을 위해 내열재 방식의 연소실을 이용하여 연소 시험을 수행하였다. 설계 조건을 중심으로 넓은 작동 구간에서 본 연소기는 안정된 연소 성능을 보였다. 연소기의 물리적 손상 또한 발생하지 않았으며, 만족할 만한 기능적 특성을 나타내었다. 연소기의 성능은 연소 효율이 95%, 그리고 지상 비추력이 254초로 초기 설계 대비 초과 내지는 동등 수준의 결과를 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.40-46
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• 2006

저궤도 위성 발사체에 적용 가능한 추력 30 tonf급의 연소기가 설계/제작되어 전반적인 연소 시험이 이루어졌다 터보 펌프식 개방형 사이클에 적용 가능한 재생냉각형으로 제작된 본 연소기는 초기 연소성능 및 기능 검증을 위해 내열재 방식의 연소실을 이용하여 연소 시험을 수행하였다. 설계 조건을 중심으로 넓은 작동 구간에서 본 연소기는 안정된 연소 특성을 보였다. 연소기의 물리적 손상 또한 발생하지 않았으며, 만족할 만한 기능적 특성을 나타내었다. 연소기의 성능은 연소 효율이 95%, 그리고 지상 비추력이 254초로 초기 설계 대비 초과 내지는 동등 수준의 결과를 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권4호
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• pp.395-402
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• 2010

배플 분사기는 연소실 안으로 돌출되어 횡 방향 모드로 발생하는 고주파 연소불안정을 억제하는 배플을 형성한다. 고온의 연소가스에 노출되기 때문에 배플 분사기는 케로신 유로를 통해 자체 냉각이 가능하도록 설계한다. 20개의 나선형 냉각 채널을 갖는 배플 분사기가 개발되어 30톤급 연소기에 성공적으로 적용되어 왔으며, 별도의 외부 냉각을 필요로 하는 내열재 배플이 갖던 성능 감소 문제를 해결하였다. 본 연구는 케로신 냉각유로의 설계를 개선함으로서, 냉각 성능을 만족하는 범위 내에서 제작성을 향상시켜 연소기 대형화로 인해 증가하는 배플 분사기의 제작 비용을 절감하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 배플 분사기에 대한 복합열전달 해석을 수행하였으며, 설계 수정된 배플 분사기는 75톤급 실물형 연소기에 적용하기 전에 축소형 연소기의 연소시험을 통해 열 내구성을 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.149-152
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• 2008

30톤급 액체로켓엔진 실물형 연소기의 형상에 따른 연소특성속도에 대한 연구를 수행하였다. 본 연구에서 연소기의 형상은 연소기 헤드와 분리가 가능한 내열재 및 채널 냉각형 연소실(${\varepsilon}$=3.2), 그리고 일체형인 팽창비가 각각 3.5와 12인 재생냉각형 연소기이다. 연소압력은 약 53${\sim}$60 bar 그리고 추진제 유량은 약 89 kg/s이고, 적용된 분사기는 리세스수가 1.0인 동축 와류형이다. 설계점 연소시험에서 팽창비가 12인 일체형 재생냉각 방식의 연소기가 가장 큰 연소특성속도를 보였는데 이는 추진제인 케로신이 분무되기 전 챔버 냉각으로 인한 온도 상승에 따른 엔탈피의 증가 및 연소압력의 증가에 기인한 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.139-143
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• 2007

추가 30톤급 액체로켓엔진 실물형 연소기에서 수행했던 연소시험의 전반적인 성능결과에 대해 기술하였다. 연소기 연소압력은 약 53${\sim}$60 bar 그리고 추진제 유량은 약 89 kg/s이다. 30톤급 실물형 연소기는 연소기 헤드, SUS 배플, 배플분사기, 내열재 연소실, 냉각채널 연소실 그리고 재생냉각 연소실 등으로 구성하였다. 연소특성속도는 약 1673부터 1730 m/sec이며, 비추력은 약 254에서 263 sec 정도의 값을 얻었다. 일반적으로 분사기의 RN 증가에 따라 연소특성속도는 증가하였다. 또한, 연소기의 비추력은 연소특성속도 증가에 따라 증가함을 보여 주었다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2018년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.131-131
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• 2018

최근 절삭공구산업은 자동차, 항공기, IT, 선박, 에너지 등 첨단산업의 증가로 인해 CGI, CFRP, 내열합금 등 난삭재의 수요가 증가하고 있다. 난삭재는 고내열, 고경도, 초경량 같은 특성을 지니며 우수한 기계적 물성을 갖지만 가공의 어려움이 있어 산업에 적용하는데 한계가 있다. 이러한 한계를 극복하기 위해 개발된 가공기술 중 하드 코팅은 공구코팅비용 대비 공구의 표면경도와 수명을 효율적으로 향상시킬 수 있다고 알려져 있다. 대표적인 하드코팅으로는 AlN계, TiN계 코팅이 있다. 이러한 코팅의 경우 높은 기계적 물성과 우수한 내마모성으로 인해 절삭공구의 성능을 향상시킬 수 있기 때문에, 많은 연구가 진행되고 있으며 절삭공구산업에서 각광받고 있다. 기존 선행연구 결과에 따르면 질화물 코팅의 우수한 물성은 질화물(Nitride) 생성 및 질화 공정에 의한 코팅층의 고밀도화에 의해 나타난다고 알려져 있다. 그 중에서 AlCrN coating은 우수한 내마모성 및 향상된 고온경도를 갖고 있다. AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가하여 기존 AlCrN coating의 기계적 특성을 더욱 향상 시킨 coating은 일반적인 고성능 코팅 대비 공구수명이 길다고 알려져 있으며, 전반적으로 우수한 특성에 의해 전 세계적으로 습식 및 건식 기계 가공 용도로 사용되고 있다. 본 연구에서는 AlCrN based coating에 미량의 원소를 첨가한 coating의 우수한 기계적 특성의 원인을 규명하기 위해 텅스텐카바이드(WC) 기판 위에 아크 이온 플레이팅 장비를 이용하여 AlCrN based coating을 증착 시킨 sample을 분석하였다. 결정구조 및 상 분석을 위해 X선 회절분석(XRD)을 실시하였으며, 미세 구조를 분석하기 위해 전계방출형 주사전자현미경(FE-SEM), 투과 전자현미경(TEM) 분석을 실시하였다. 또한 코팅층의 화학적 성분 분석을 위해 EDX분석을 실시하였으며 기계적 특성 평가를 위해 나노압입시험(Nano-indentation test)을 진행하였다.