• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.763-768
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• 2011

최근 대두되고 있는 바이오가스(Biogas)를 이중 희박 예혼합 가스터빈 연소기에 적용하기 위한 연구로써, 기존 개발된 실물형 이중 희박 예혼합 연소기 버너헤드에 바이오가스 조성을 모사한 $CO_2$ 희석 연료를 사용하여, 가스터빈 연소기의 연소불안정에 미치는 영향을 연구하였다. 이중 스월이 적용된 이중화염에서 연료분배율(Pilot fuel mass fraction)에 따라 화염구조가 상이하며 이에 따라 연소장의 온도분포와 연소불안정 특성이 결정된다. 동압신호와 phase-resolved $OH^*$ 이미지를 통해 연료분배율 변화와 $CO_2$ 희석률 증가에 따른 연소불안정 크기 감소와 그 경향을 알 수 있었다. $CO_2$ 희석에 의해 열방출 섭동의 크기가 감소하고 화염속도가 감소하며 이에 따라 화염면의 팽창 즉, 체적의 증가로 인해 연소불안정이 감소되는 것을 실험을 통해 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.672-674
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• 2017

하이브리드 로켓의 연소 실험 과정에서 저 주파수 대역이 증폭하는 연소 불안정이 관찰되었다. 반면, 터빈 연소기에서는 혼합 특성 향상을 통하여 연소의 안정성을 얻기 위해 스월 유동을 사용한다. 본 연구에서는 하이브리드 로켓의 연소 불안정을 감소시키기 위하여 스월 인젝터를 사용하여 실험하였다. 그 결과, 하이브리드 로켓에서 스월 인젝터를 통하여 산화제를 주입한 경우 연소 불안정이 감소하였다. 산화제의 스월 유동의 변화는 연소실 내부의 난류유동 특성을 변화시키며 그 결과, 연소 불안정에 영향을 미친다. 따라서 스월 각도 변화를 통하여 스월 넘버 변화를 변화시킴으로써 유동 특성 변화에 대해 알아보았다. 유동 특성 변화가 주파수 특성에 미치는 영향, 압력진동과 연소진동의 상관관계에 대해 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권1호
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• pp.20-27
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• 2016

연소 불안정 현상은 연료의 응답 함수, 연소율, 국부 연료 표면의 유동 속도에 영향을 미치기 때문에 고체로켓 모터 설계 시 성능이나 구조적 안정성을 다루는 측면에서 매우 중요한 부분이다. 연소 불안정 현상은 음향 모드가 연소/유동과정에서 발생하는 진동수와 결합(coupled)되었을 때 발생한다. 본 연구에서는 비선형 파동방정식으로부터 음향 비선형 불안정 모델을 유도하여 실린더형 고체로켓 모터의 연소 불안정 현상을 분석하였다. 또한 고체로켓 모터 연소실 압력, 연소 속도가 연소 불안정에 미치는 영향을 조사하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.128-132
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• 2009

2차 연료 분사장치를 이용한 연구용 연소기의 연소불안정 능동 제어장치를 설계하였다. Cambridge Combustor 모델을 이용하여 제어 가능함을 보였고, 적용한 적응제어 알고리즘에 대한 제어장치의 요구조건을 도출하였다. 적응제어 법칙을 구현하기 위하여 주파수 추정기가 가져야 할 성능과 연료제어 밸브의 주파수 대역에 대하여 제어장치를 이용하여 실험적으로 검증하였다. 시험 결과 대역폭 150Hz 이하의 연소 불안정 모드에 대하여 귀환제어 방식의 연소불안정 능동제어기로 사용 가능함을 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제49권2호
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• pp.139-146
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• 2021

하이브리드 로켓 연소에서 산화제 스월 분사는 회전방향 속도성분이 경계층 유동에 영향을 미쳐 연소안정화에 기여한다. 그러나 스월 강도가 증가할수록 연소성능을 과도하게 변화시키는 문제점이 나타난다. 따라서 참고문헌[7]의 삽입연료와 함께 사용하여 연소성능 변화를 최소화 하면서 연소불안정 억제를 시도하였다. 이를 위해, 일련의 실험을 계획하여 스월 강도와 삽입연료 위치를 변화하며 연소불안정의 발생과 연소성능 변화를 관찰하였다. 실험결과, 스월 각 6°, 삽입연료 위치 310 mm 조합에서 연소불안정이 억제되었으며 연소압력, O/F 비 그리고 연료 후퇴율 등의 변화가 최소인 것으로 확인하였다. 또한 고주파수 대역의 압력진동(p')와 열방출진동(q')의 위상차가 π/2로 음의 결합을 형성하도록 연소조건을 유지하는 것이 저주파수 연소불안정 발생을 억제하는 필요충분조건임을 재확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제1권2호
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• pp.74-83
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• 1997

본 연구에서는 원통형 연소실에서 발생하는 고주파 연소불안정을 연소응답함수와 n-$\tau$ 음향 불안정 해석방법을 사용하여 예측하였다. 열역학적 변수들과 속도는 시간 평균성분 및 변화성분으로 분리하여 선형으로 전개하였으며, 유동은 비회전류로 가정하여 속도 포텐샬 함수를 위한 지배방정식으로 수식화하였다. 연소응답의 계산에는 화염면 상, 하류에서의 연소실반응과 화염면에서의 연속조건이 적용되었다. 연소응답은 압력간섭계수 n과 감응시간지연 $\tau$로 변환되어 중립불안정한계를 결정하였다. LOX-RP1 추진제 조합의 원통형 연소실에서 연소압력 및 추진제 혼합비의 변화는 연소 음향반응과 중립불안정에 영향을 주지 않으나, 긴 거주시간에 의한 화염면 발생의 지연과 화염면 하류에서의 공간은 고주파 연소불안정의 발생에 강한 영향을 주는 것으로 예측되었다. 결과적으로 연소의 음향응답에는 추진제의 거주시간, 연소실 형상조건과 노즐에 의한 감쇠효과가 중요한 파라메터인 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.5-5
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• 2000

액체 추진 로켓 엔진의 고주파 연소 불안정 관련 이론은 대체로 연소기 내부의 음향 공명 모드와 분무 연소 과정의 상호 작용을 구동 메커니즘으로 전제하며 Rayleigh Criterion의 재해석에 기초하여 불안정성 평가를 위한 매개변수를 도입하고 연소 불안정성을 예측한다. 여기에는 음향장 분석 이론, 음향 불안정 이론, 연소응답 및 기화반응 이론 등이 포함된다. 본 연구에서는 LOX/RPl 추진제 조합의 액체 추진 로켓 엔진 연소기를 대상으로 다차원 순수 음향장 해석과 연소-음향장 분석을 통해 대상 엔진의 고주파 연소 불안정 특성을 예측하였다. 수동 제어 기기인 음향공 설치에 따른 연소기의 음향장 및 연소-음향장의 특성 변화를 고찰하고 위 결과를 종합하여 음향공의 연소 불안정 억제 성능 및 대상 엔진의 연소 불안정성을 평가하였다. 연소기 형상 및 음향공 설치에 따른 다차원 순수 음향장 해석은 상용코드인 ANSYS를 사용하여 수행하였다. 내부 유체는 압축성, 비점성 유체로 유체의 평균 유동은 무시하며 위치에 관계없이 균일한 물성치를 부여하였다. 정상상태 연소과정을 가정하고 평형 화학을 이용한 분석 결과로부터 연소 기체의 관련 물성치를 결정하였다. 연소기 길이 방향, 반경 방향, 원주 방향 격자점들의 음향 특성을 주파수 영역에 대해 해석하고 3차원 음향 모드 형상을 토대로 음향장을 분석하였다. 연소-음향장 해석은 음향 불안정 이론 중 n- $\tau$ 2 매개변수 기법을 사용하였다. 연료 액적의 분무 연소 과정을 1차원적으로 가정하고 정상상태의 평형 화학 계산 결과를 이용하여 엔진의 연소면을 1차원적으로 설정하였다. 상류 연소응답과 중립 안정 곡선을 토대로 대상 엔진의 연소 불안정 특성을 분석하였다.구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14)

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 1998년도 춘계 학술논문발표회 논문집
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• pp.7-11
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• 1998

고체추진제(solid propellant)는 연료와 산화제가 혼합/결합되어 있어 폭발적인 연소반응을 통하여 많은 에너지를 빠른 시간에 방출한다. 많은 에너지가 급격히 변환되는 과정에서 소량의 에너지가 음향에너지(acoustic energy)로 변환되는 것은 피할 수 없다. 이와 같이 원하지 않는 에너지의 변환이 어느 정도 이상을 넘을 때, 연소 불안정(combustion instability) 현상이 발생했다고 한다. 상당히 많은 로켓 모타들이 연소불안정현상으로 인하여 개발기간의 지연과 설계변경 등으로 경제적 손실을 야기하고 있다. (중략)

• 한국추진공학회지
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• 제7권1호
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• pp.18-27
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• 2003

KSR-III 발사체를 위하여 개발된 추진기관 공급계와 엔진에 대한 연계시험을 위하여 수직형 시험설비가 구축되었으며, 연소시험이 진행되었다. 수직형으로 장착이 이루어진 시험에서 배플이 없는 엔진은 점화순간 즉시 불안정 연소현상이 발생하였으며, STS 배플과 복합재 배플 엔진의 경우 점화에 의한 불안정 발달이나 연소중 불안정 연소현상은 억제되었다. 배플이 있는 엔진의 경우 정상연소중 비정규적 압력섭동이 일시적으로 발생하였으나, 배플에 의해 음향적 특성을 가지는 불안정 연소로의 발달이 강력히 억제됨을 확인하였다. 이러한 일련의 시험을 통하여 복합재 배플을 가지는 최종 개발형 엔진이 비행용 KSR-III 추진기관시스템으로서 정상운용될 수 있음을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.469-473
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• 2010

본 연구에서는 빠른 후퇴율을 갖는 용융성 고체연료를 사용한 연소 실험을 수행하여 연소 중 압력진동 특성을 분석하고 연소 불안정의 위해성을 검토하였다. 빠른 후퇴율을 가지는 용융성 고체연료는 기존의 폴리머계 연료에 비해 압력 진동의 진폭이 증가하였다. 그러나 연료 그레인 내부 직경의 증가가 연소실 압력 진동의 증폭을 제한하여 급격한 연소 불안정은 거의 일어나지 않았다. 축방향 인젝터를 사용하는 경우 연료 연소량의 큰 증가와 예연소실에서의 와류 진동이 큰 압력 진동을 유발하였다.