• 한국추진공학회지
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• 제26권4호
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• pp.64-71
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• 2022

개량된 성능의 상단엔진 개발을 위해 다단연소 사이클 액체로켓엔진의 연구가 진행 중이다. 재점화 기술을 개발하기 위한 수류시험, 점화시험, 연소시험을 계획하여 수행하였다. 재점화 시 터보펌프에서 캐비테이션 현상을 발생시킬 수 있는 연료라인으로의 퍼지가스 유입문제를 해결하기 위해, 각 단계의 시험결과를 분석하였다. 분석결과를 바탕으로 기포제거 밸브의 작동, 퍼지밸브와 엔진 연료밸브의 열림 중첩시간 줄임을 통해 퍼지가스 유입문제를 해결하였다. 이를 바탕으로 재점화 연소시험을 성공적으로 수행하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권8호
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• pp.675-685
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• 2016

액체로켓엔진의 향후 연구 분야를 제안하였다. 가스발생기 사이클 엔진은 고압화를 통한 다운사이징, 가격경쟁력 확보가 중요 이슈가 될 것이다. 다단연소 사이클 엔진 분야에서는 초고압 터보펌프 개발과 내산화성 소재 개발이 필요할 것으로 기대된다. 로켓엔진 시스템 해석기술 분야에서는 해석 시간절감을 위한 통합화 경향이 예상된다. 이외에도 비용절감을 위한 재사용이 가능한 부스터급 메탄엔진, 3D 프린터를 활용한 제작, 내열/내산화성 소재 개발 등이 주요 연구 주제가 될 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.18-23
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• 2018

나로우주센터에 구축/개발된 3단 엔진 연소시험설비에서 다단연소사이클 액체 로켓엔진의 시험을 수행하였다. 수류시험과 점화시험, 연소시험이 이루어졌으며 예연소기의 연소압력 제어를 위한 TTR의 개도를 $143^{\circ}$에서 $185^{\circ}$까지 변화시키며 시험을 수행하였다. 시험 결과 엔진의 주요성능과 TTR 개도에 의한 수력학적 변화를 확인하였지만 연소압력의 제어성 확인을 위한 결과는 얻지 못하였다. 향후 본 논문의 연구에서 도출된 개선점을 보완한 예연소기 압력제어 연구가 이루어질 것이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권5호
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• pp.437-443
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• 2014

엔진은 로켓의 임무성공에 가장 중요한 부품이다. 본 연구에서는 신규 개발하는 액체로켓 엔진의 신뢰도 및 개발비용을 추정하는 방법을 제시한다. 신뢰도에 영향을 미치는 요인들 중 모형화가 어려운 인자들을 고려하여 베이스라인 엔진을 선택하고 신뢰도에 미치는 영향을 양적으로 파악할 수 있는 인자들을 반영하여 베이스라인 엔진의 신뢰도를 수정하였다. 또한 엔진개발비용을 건조 질량과 연소시험횟수로 나타낸 Transcost 엔진 개발비용 모형을 신규 개발하는 엔진의 요구추력과 신뢰도의 함수로 표현하였다. 마지막으로 액체산소와 액체수소를 추진제로 사용하는 다단연소 사이클 엔진에 대해 제안된 방법을 예시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.109-118
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• 2018

한국형발사체(KSLV-II) 개발과 함께 지구정지궤도 발사를 위해 비추력이 높은 다단연소사이클 로켓 엔진 개발이 한국항공우주연구원에서 진행되고 있다. 다단연소사이클 로켓엔진은 한국형발사체 엔진과 달리 가스발생기를 사용하는 개방형 엔진이 아니며, 크게 예연소기, 터보펌프, 주연소기로 구성되어 있는 폐쇄형 엔진이다. 기술검증시제 개발용 모델(TDM0)을 조립하여 나로우주센터의 7톤급 엔진 연소시험설비에서 연소시험이 진행되고 있으며, 기술검증시제 모델의 연소시험은 성공적으로 수행되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.10-20
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• 2022

본 연구에서는 케로신 다단연소사이클 엔진용 예연소기를 설계하기 위해, 고압의 산화제 과잉 조건에서 예연소가스를 계산하고 냉각유로에서 극저온 유체의 복합열전달 및 수력 특성을 해석할 수 있는 설계코드를 개발하였다. 사용자 편의성과 범용성을 가진 오픈 소스 라이브러리 Cantera를 활용하였으며, 실제유체의 열역학/전달 상태량을 정확히 계산하기 위해 관련 소스 코드들을 새로 작성하여 Cantera에 추가하였다. 현재 예비설계 중인 100톤급 부스터 엔진용 예연소기에 적용하였으며, CFD 해석결과와 비교를 통해 설계코드로서의 예측 정확도와 활용성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.104-107
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• 2017

9톤급 다단연소 사이클 엔진 개발을 위한 기술검증시제(TDM0) 파워팩 연소시험이 나로우주센터 3단 엔진 시험설비에서 수행되었다. 기술검증시제 파워팩 모델은 주연소기를 제외한 예연소기와 터보펌프, 추진제 공급시스템으로 구성되어 있다. 파워팩 연소시험에서는 파워팩 구성품들간의 연계 작동성을 확인하였으며, 엔진 시스템 시험을 위한 파워팩의 주요 성능 변수들을 평가하였다.

• 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.

• 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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• 제22권2호
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• pp.125-130
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• 2018

항공우주연구원에서는 정지궤도용 우주발사체에 적용 가능한 고성능 상단 엔진에 대한 선행기술 개발이 진행 중에 있다. 한국형발사체(KSLV)는 gas generator를 이용한 개방형 사이클 엔진이며, 저궤도 위성 발사를 위한 발사체로 향후 정지궤도위성 발사체를 위해서는 이보다 높은 비추력을 가진 고효율의 상단엔진이 필요하게 된다. 이러한 요구조건을 충족시키기 위해 다단 연소방식의 엔진이 필요하며, 본 논문에서는 당 연구원이 진행 중인 다단 연소 사이클 엔진 개발 진행 현황과 향후 계획을 기술하였다.