• 항공우주시스템공학회지
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• 제15권5호
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• pp.98-105
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• 2021

본 연구에서는 우주발사체용 복합재 산화제탱크의 구조 강건성을 검증하기 위해 수행된 정하중시험 결과를 제시하였다. 먼저, 복합재 산화제탱크 정하중시험에 사용된 시험장비를 소개하고, 복합재 산화제탱크가 만족해야 하는 시험 요구도를 설명하였다. 그리고, 정하중 시험치구, 유압, 제어장비, 데이터획득장비로 구성되는 시험셋업 구성도를 제시하였고, 전단, 등가압축, 굽힘, 조합시험으로 구성된 복합재 산화제탱크 정하중 시험의 하중 프로파일을 제시하였다. 하중 제어의 결과로 시험하중 증가에 따른 각 하중부과기에서 입력하중과 출력하중 사이의 오차와 각 로드셀 A와 b 채널사이의 오차를 제시하여 본 시험의 신뢰성을 확인하였다. 정하중 시험 결과로, 각 시험에서 하중부과기의 하중은 허용 오차 범위 내에서 적절히 잘 제어되었으며, 시험시편도 요구 하중 내에서 파손이나 심각한 구조적 결함을 유발하는 좌굴은 발생하지 않는 것으로 확인되었다.

• Composites Research
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• 제36권2호
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• pp.132-139
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• 2023

추진제 탱크의 경량화를 위해 비강도가 우수한 탄소섬유 강화 복합재를 이용하여 라이너 없이 복합재 추진제 탱크를 제작하기 위한 연구를 수행하였다. 본 연구에서는 MEOP 1.7 MPa의 내압을 지탱할 수 있는 직경 800 mm의 복합재 추진제 탱크 축소형 시제를 설계하였고, 보스 또한 동일한 복합소재로 제작하여 무게를 줄였다. 라이너 없이 탱크를 제작하기 위해 분리형 맨드릴을 이용하였고, 맨드릴의 무게도 줄이고 경화 과정에서 맨드릴의 팽창을 줄여 치수안정성을 도모하기 위해 복합재로 맨드릴을 제작하였다. 맨드릴 상에 탄소섬유 직물 소재를 핸드레이업 공정으로 적층한 후 오토클레이브 경화 과정을 거쳐 시제품을 제작하였다. 시제품 제작 후, 상온 보증압 시험과 헬륨 기밀 시험, 그리고 상온 반복 내압 시험과 파열 시험을 수행하여 내압 강도 및 기밀 성능 요건을 충분히 만족함을 확인하였고 파열압에 대한 안전여유가 충분함을 확인하였다. 본 연구 결과를 발사체 연료탱크 개발에 적용함으로써 발사체 전체 경량화에 기여할 수 있고, 향후 극저온 성능까지 검증한다면 극저온 산화제탱크 제작에도 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

• Composites Research
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• 제33권5호
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• pp.309-314
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• 2020

우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 경량화를 위한 고분자복합재료의 적용은 방향성을 가지는 복합재의 특성으로 인해 기체 투과도 성능 규명이 선행되어야 한다. 이러한 특성은 탱크 안정성 및 탑재 연료량 산정과 같은 성능 및 경제성과 직결된 지표다. 본 연구에서는 구조해석을 통해 도출된 극저온 추진제 탱크의 구조에 대하여 2가지 두께에 대한 투과도를 실험적으로 평가하였으며, 나아가 극저온-상온 환경에 노출된 열충격 횟수에 따른 시편의 비가역적 특성에 대한 투과도 분석 결과를 포함한다. 연구에 사용된 복합재는 두께에 반비례하며 열충격 횟수에 비례하는 투과도 특성을 보였으며, 우주 발사체용 극저온 추진제 탱크 소재로 적절한 투과도 성능을 가지는 것을 검증하였다.