• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.864-870
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• 2017

다단연소사이클 엔진의 추진제는 예연소기에서 일부 연소되고, 연소된 고온의 가스는 터빈을 구동하고 터빈은 터보펌프를 작동시킨다. 터보펌프의 터빈을 통과한 연소가스는 고온 고압의 상태로 연소기로 공급되는데, 이때 연료 또는 산화제의 양에 따라 연소가스는 연료 과잉 또는 산화제 과잉 상태로 공급된다. 산화제 과잉상태의 환경에서 금속 배관은 작은 입자의 충격에 의해서도 발화 또는 폭발될 수 있다. 이를 방지하기 위해 로켓 선진 국가에서는 산화제가 이동하는 공간에 내산화 코팅을 한다. 본 연구에서는 해외 내산화 코팅 물질 분석을 통해 국산 조합분말을 개발하였고, 코팅공정을 수립하였다. 개발된 조합분말을 이용하여 코팅 후 내산화 시험을 수행하였으며, 그 결과 질량변화량이 -0.16%~+0.01% 임을 확인하였다. 본 연구결과로부터 개발된 유약은 실물형 연소기의 내산화 코팅에 적용이 가능할 것으로 판단되며, 향후 연소시험을 통한 개발기술의 검증을 진행할 계획이다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1996년도 추계학술발표회 논문집
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• pp.85-90
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• 1996

석탄 직접연소의 신기술인 Cyclone 연소기술은 환경오염저감 기술증의 하나로서, 고온 연소로 인해 회분이 연소실 내부에서 용융, 제거된 후 고온의 청정연소가스만 보일러로 유입된다. 또한 연소기의 fuel-rich 연소조건하에서 생성된 고온의 불완전연소가스는 보일러 입구에서 충분한 재연소공기를 공급함으로서 완전연소시킬 수 있으므로 적은 시설투자 비용으로 기존 오일이나 가스용 보일러를 석탄용으로 전환이 용이할 뿐만 아니라 이러한 다단 연소방식을 채택하여 NOx 제어도 가능하다는 이점이 있다. Cyclone 연소기술의 개발은 석탄의 청정연소 뿐만 아니라 그 기술을 토대로 석탄가스화, MHD 발전, 가연성 폐기물 소각등에도 활용할 수 있다. 따라서 국내 기술자립을 위해 실험용 Cyclone 연소기를 설계, 제작 및 연소실험을 수행한 결과, Peco-semi탄을 연료로 공급량 약 30 kg/hr, 공기비 약 1.0 일 때 탄소전환율은 약 95% 이며 회분제거율은 약 70%임을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권3호
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• pp.1-8
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• 2016

본 연구에서는 다단연소사이클 액체로켓엔진 파워팩에 대해 시동과정에서의 동특성 변화를 예측하였다. 시동특성과 관련된 주요 인자 중 밸브 개방시점에 대해 분산값을 정의하고 몬테카를로 방법을 적용하여 이들이 시동특성에 미치는 영향을 살펴보았다. 해석 결과, 연소기 연료 밸브 개방시간 및 시동터빈 종료시간이 시동특성과 관련된 주요 변수임을 확인하였다. 연소기 연료 밸브 개방시점과 시동터빈 종료시점을 분리하여 해석한 결과, 연소기 연료 밸브 개방시점이 시동특성과 매우 밀접한 관련이 있음을 확인하였고 안정적 시동을 위해서는 시동터빈 작동이후 약 1초 이전에 밸브가 개방되어야함을 알 수 있었다. 이를 통해 안정적 시동을 위한 시동 시퀀스 설정이 가능함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.857-863
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• 2017

본 논문은 다단연소사이클 엔진의 연소실 내벽을 고온, 고압의 환경으로부터 보호하기 위한 열차폐 코팅 공정 개발에 관한 내용이다. 기존 연소기 내벽에는 열차폐 특성이 우수한 Zr 기반의 세라믹용사코팅을 적용했지만, 세라믹의 특성상 연소실 내벽(금속)과 열팽창계수 차이로 인해 박리가 발생할 수 있다. 때문에 로켓 선진국에서는 열차폐 효과를 다소 희생 하더라도 밀착력 향상을 위하여 금속계 코팅인 Ni-Cr 도금을 적용하고 있다. 본 연구에서는 연소기에 적용 가능한 상향 순환식 유동셀을 적용한 도금조를 개발했으며, 반복적인 공정 개선을 통해 도금 두께 $100{\mu}m$이상, ${\pm}10%$의 두께 균일도를 만족하는 Ni, Cr 도금 공정조건을 확립했다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.104-111
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• 2019

다단연소사이클 엔진은 가스발생기 기반의 개방형 엔진에 비해 성능이 좋기 때문에 현재 한국형발사체사업(KSLV-II)의 후속사업의 일환으로 선행연구가 진행 중이다. 기술검증시제 명칭의 TDM0A, TDM0B를 통해 다단연소사이클 엔진의 시동 조건과 연소 특성을 이해하고, 산화제 과잉 예연소기와 연소기 개발을 위한 연소 성능 시험이 수행되었다. 시험 데이터를 토대로 엔진 형상 모델 TDM1A를 제작하여 연소 시험을 수행했으며, 주연소기 연소압 91 bar, 터보펌프 회전수 28,000 rpm의 안정적인 결과로 개발요구조건을 만족하였다. 본 논문에서는 TDM0A부터 TDM1A까지의 개발과정과 특징에 대해 논하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권7호
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• pp.517-524
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• 2019

진공추력 88톤급 다단연소 사이클 로켓엔진의 시스템 설계를 수행하였다. 엔진 구성품에 대한 성능 평가는 기존의 연구를 활용하였으며 수렴된 엔진 시스템 성능을 구할 수 있는 알고리즘을 제안하였다. 본 연구 방법은 RD-180에 대한 기존의 연구와 비교함으로써 검증하였다. 본 연구는 가격 경쟁력을 고려하면서 성능 개선을 달성하기 위하여 한국형발사체 75톤 엔진의 개발 이력을 최대한 승계하였다. 엔진의 제작 난이도, 비용 그리고 성능 개선을 고려하여 연소압력 12MPa을 적용하였고 결과로써 23.4s의 진공비추력 향상을 얻을 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.5-8
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• 2010

본 논문에서 연구하고자 하는 분사기는 다단 연소 사이클 엔진 연소기에 적용하는 분사기이다. 본 분사기에서 연료는 접선홀을 통해 와류 형상으로 분무되며, 예연소기에서 생성된 산화제 과잉 가스는 중앙에서 jet의 형태로 공급된다. 이러한 기체-액체 분사기의 상압/고압환경에서의 분무특성 및 분사기의 리세스에 따른 분무특성의 차이를 알아보았다. 이러한 결과들은 향후 다단 연소 사이클 엔진 개발의 기본 데이터로 활용될 수 있을 것이다.

• 한국가스학회지
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• 제24권1호
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• pp.49-55
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• 2020

산업용 혹은 발전용 가스터빈에 사용되는 이중 콘형 예혼합 연소기의 다단 연소 특성을 이해하기 위하여 실험적연구를 수행하였다. 이를 위하여 기존에 모두 경사면에 공급되는 연료를 콘부분으로 일부 할애하는 방식으로 다단연소 방식을 구성하였으며 콘에서 분사되는 연료공급은 축방향과 콘 경사면 방향으로 하였다. 다단연소 연소특성을 이해하기 위하여 콘에서의 연료 분사 방향과 연료 분배율 변화에 대한 NOx와 CO의 배출 농도 그리고 벽면 온도분포를 측정하였다. 그 결과 총 연료에 대한 콘으로의 분배율이 3%인 경우 콘에서의 연료 분사방향에 관계없이 노즐내의 예혼합 영역에서 연료가 공기와 균일하게 혼합됨으로서 연소영역의 고온점 감소에 의하여 NOx 배출 농도가 감소된다. 그러나 콘에서 축방향으로 분사되는 연료분배율이 8%로 증가하는 경우 노즐 내부 예혼합 영역으로의 화염 역화로 인하여 NOx의 배출농도가 오히려 증가하게 된다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2001년도 추계학술대회논문집B
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• pp.167-171
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• 2001

Air-staging combustion is a relatively well-known technique to reduce NOx emission and used in combination with other techniques nowadays. However, the design variables are still selected depending upon operating circumstances. Though the fuel-rich condition of the primary combustion zone is very helpful to NOx reduction, its range is known to be restricted by the increase of carbon monoxide. However, in many cases carbon monoxide level is so low not to be the restriction at all. So we tried to expand the equivalence ratio range to the richer condition in the primary combustion zone and make the function of each burner component and its contribution to the overall NOx production clear.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.125-131
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• 2018

다단연소사이클 엔진의 추진제는 예연소기에서 일부 연소되고, 연소된 고온의 가스는 터빈을 구동하고 터빈은 터보펌프를 작동시킨다. 터보펌프의 터빈을 통과한 연소가스는 고온 고압의 상태로 연소기로 공급되는데, 이때 연료 또는 산화제의 양에 따라 연소가스는 연료 과잉 또는 산화제 과잉 상태로 공급된다. 산화제 과잉상태의 환경에서 금속 배관은 작은 입자의 충격에 의해서도 발화 또는 폭발될 수 있다. 이를 방지하기 위해 로켓 선진 국가에서는 산화제가 이동하는 공간에 내산화 코팅을 한다. 본 연구에서는 해외 내산화 코팅 물질 분석을 통해 국산 조합분말을 개발하였고 내산화 코팅 공정을 확립하였다.