• 한국추진공학회지
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• 제9권2호
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• pp.1-8
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• 2005

가스발생기용 저 연소속도 HTPB/AP계 고체추진제의 조성에서 냉각제인 Oxamide와 Melamine이 추진제의 연소특성에 미치는 효과를 고찰하였다. 냉각제의 함량을 증가시키면 연소속도와 화염온도가 낮아지고, 두 냉각제의 화염온도에 미치는 영향은 유사하였다. 그러나 냉각제의 열분해 특성 차이로 인하여 Melamine 추진제에서는 비정상적으로 $200{\mu}m$ AP의 일부를 $6{\mu}m$ AP로 대체하면 연소속도가 오히려 감소하는 현상을 나타내었다.

• 한국추진공학회지
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• 제2권3호
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• pp.54-61
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• 1998

재생냉각방식을 사용하는 액체추진제 로켓엔진의 열 전달과정이 전산모사 되었다. 연소가스로부터 연소실 벽으로 전달되는 열 전달과정은 가스측 열 전달이라 한다. 이 열은 그을음과 연소실 금속벽을 통해 반경방향으로 전도되어 냉각제로 전달된다. 최종적으로, 이 열은 연소실 벽에 있는 통로를 따라 흐르는 냉각제에 대류전달된다. 본 연구에서는 위의 3가지 열전달량이 같은 크기임에 착안하여 냉각제측 벽 온도, 가스측 벽 온도, 열전달량을 결정한다. 냉각제 유동통로갯수 및 형상(높이, 폭), 연소실 및 노즐 외부형상(크기), 산화제 및 연료 물성치, 냉각제 물성치, 산화제/연료 혼합비, 냉각제 주입온도, 연소실 및 노즐 벽면 상에 연소시 생기는 그을음 두께가 주어지면 연소실 축방향에 따른 반경방향 온도분포 및 열 전달 량의 합리적인 수치 결과가 얻어진다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권6호
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• pp.71-75
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• 2005

추진제로 LOX/kerosene를 사용하는 소형 액체로켓 엔진의 노즐에서 막냉각의 영향을 살펴보고자 물을 냉각제로 사용하여 로켓엔진의 노즐을 막냉각 시켰다. 막냉각제를 추력실로 흘려보내기 위한 막냉각장치를 제작하였으며, 막냉각제의 공급유량은 전체 추진제 공급 유량의 약 15~19% 하였다. 노즐의 열유속은 냉각제(물)의 온도상승과 유량을 측정하여 구하였다. 측정결과 노즐의 입구에서 막냉각제를 직접 분사시켰을 때, 노즐에서의 열유속은 크게 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.84-93
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• 2018

냉각제 분사조건이 변화할 때 혼합가스 사출시스템 (또는 가스-스팀 발사체계) 냉각효율 및 발사체 사출성능의 변화를 확인하기 위해 3차원 수치모사를 수행하였다. 선행연구를 참조하여 구축한 1차원 모델을 통해 3차원 단상(single-phase) 계산모델을 검증한 후, Discrete Phase Model을 활용하여 고온의 기체에 냉각제 분사를 모사한 이상(two-phase) 유동 계산을 수행하였다. 냉각제 유량과 분사구 개수를 각각 변화시키면서 계산을 수행한 결과, 분사구 개수를 증가시켰을 경우 냉각효율이 보다 개선되었다. 또한 분사조건에 따라 냉각제 액적 서로간의 coalescence 발생 빈도 및 공간분포 변화가 발생하여 액적의 직경이 달라졌고, 이는 냉각제 증발률에 영향을 미쳤다. 냉각제의 증발은 breech 내부의 온도를 감소시키는 반면에 압력감소를 억제하여 사출시스템 최적화 설계에 있어 중요한 요소임을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.48-54
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• 2005

액체 산소(LOx)와 Jet A-1(Jet engine fuel)을 추진제로 하는 소형 액체 로켓 연소기에서 막 냉각의 효과에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 막 냉각제(Jet A-1과 물)는 막냉각장치를 통해 분사되도록 하였다. 막 냉각 유량 변화에 따른 연소기의 외벽온도 및 막 냉각 길이는 추진제 혼합비, 연소실 압력 및 막냉각장치의 형상 변화(분사각)에 따라 비교하였다. 막 냉각에 따른 특성속도 효율의 손실도 막 냉각제를 물과 Jet A-1을 사용하였을 경우에 대해서 각각 구하였다. 연소실 압력의 증가에 따라 노즐에서의 외벽 온도는 증가하였으나, 퍼센트 막냉각 유량이 9% 이상인 경우에 연소실에서는 거의 영향을 받지 않았다. 특성속도는 퍼센트 막냉각 유량이 9% 이상일 때 추진제 혼합비에 영향을 받지 않았다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.67-75
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• 2013

케로신-액체산소 로켓 엔진에 적용되는 산화제 과잉 예연소기의 냉각 성능 확인을 위한 수치 해석을 수행하였다. 예연소기 1차 연소구역을 상사하기 위하여 분사기 배열에 따른 혼합비를 바탕으로 연소가스 물성치를 계산하였고, 냉각제로서 채널을 흐르는 산소의 물성치는 실제기체 조건에 대하여 적용하였으며, 1차 연소구역과 냉각제로 쓰인 액체산소의 혼합과정은 다상혼합모델을 적용하였다. 수치 해석으로 계산된 결과를 연소시험과 비교하였으며, 이를 통하여 재생냉각 채널과 연소실에서의 물성 등을 정량적으로 파악할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.78-85
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• 2005

본 연구는 재생냉각 시스템 설계를 위한 설계절차를 확립하고, 프로그램을 개발하는 것이다. 재생냉각 시스템 개발을 위한 설계변수를 도출하기 위해서 물을 냉각제로 하는 냉각 시스템을 설계절차에 맞추어 설계하였다. 물을 냉각제로 하는 $250kg_{f}$급 엔진을 이용한 연소시험을 통해서 제안된 예측결과와 실험결과를 비교하였고, 비교적 일치함을 보였다. 이와 같이 검증된 설계 프로그램이 케로신을 냉각제로 하는 재생냉각 시스템에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻은 기초 자료와 관계식은 실제 액체로켓엔진 설계에 직접 사용 가능할 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.12-15
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• 2011

현재 가장 널리 쓰이고 있는 케로신-액체산소 액체로켓엔진은 신뢰도와 개발 비용의 문제로 이전의 설계에서 크게 벗어나지 않은 스킴을 사용하고 있다. 하지만 냉각 방법, 엔진 싸이클 및 냉각유로 형상의 변경, 추진제가 아닌 추가의 냉각제 이용 등의 여러 방법으로 효율을 향상시킬 수 있다. 여기에서는 그 중 냉각제를 케로신에서 액체산소로 변경하여 효율이 높아진 사례에 대하여 기술한다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.72-83
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• 2017

본 연구에서는 유도탄 사출관 내부의 수치모사를 통해 이상 유동에 대한 열 유체역학적 분석을 수행하였다. 고정된 해석영역에서 계산이 진행되었고 증발이 완료된 물을 냉각제로 사용하였다. 고온의 공기와 냉각제간의 상호작용 및 유동장을 해석하기 위해, Realizable $k-{\varepsilon}$ 난류 모델과 VOF (Volume Of Fluid) 모델을 선정하고 냉각제 유량에 따른 수치 해석을 진행하였다. 해석결과, 사출관 상부 압력은 냉각제 유량에 따라 비선형적으로 증가하였다. 그리고 내부에서의 유동 진행 과정과 온도분포, 냉각제분포가 밀접한 연관이 있음을 확인하였다. 사출관 하부의 초기 온도는 냉각제량의 증가에 비례하여 감소하지만, 특정시간 이후 경향이 역전되면서 오히려 온도의 상승을 유발하였다. 또한, 혼합가스의 순환유동에 의해 초기의 온도변화가 요동하는 경향도 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.106-109
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• 2012

케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 액체엔진용 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 점화시험을 수행하였다. 산화제 과잉 예연소기는 혼합비 60, 20 MPa의 연소압에서 작동하도록 설계되었다. 가압식 연소시험설비에서 안정적 점화를 위해 점화초기 추진제 유량을 변화시켜 점화특성을 비교하였다. 시험결과 점화초기 추진제 공급유량이 많을수록 점화지연시간이 짧아졌으며 점화강도도 높아졌다. 연소실 재생냉각채널 내의 산화제 온도 측정을 통해 점화 시 연소가스가 재생냉각채널로 유입됨을 확인할 수 있었다. 점화 시 발생한 연소가스가 재생냉각채널로 유입되어 재생냉각채널 내산화제 온도를 상승시켜 산화제 공급이 줄어들게 되어 점화지연을 야기한다. 추진제 공급유량이 많을 경우 재생냉각채널 내 산화제가 빠르게 냉각되어 연소실로 원활히 공급되면서 점화지연시간이 짧아진다.