• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2010.08a
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• pp.46-46
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• 2010

고진공펌프 중의 하나인 터보분자펌프(turbo-molecular pump: TMP)는 반도체/디스플레이 등 첨단 공정에서 진공 환경을 조성하는 핵심장비로서 현재 한국표준과학연구원 진공기술센터에서 개발 중인 고진공펌프 종합특성평가시스템을 구축 중이며, 1000 L/s 및 2500L/s 배기속도 용량을 가지는 터보분자펌프(TMP)의 database를 구축하고 있다. 이에 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 측정 시 사용되는 가스의 분자류 영역에 따른 배기속도의 변화를 연구하고자 한다. 터보분자펌프(TMP)의 배기속도는 분자류 영역에 따라 상이한 배기속도를 가진다. 특히 가벼운 분자들은 터보분자펌프(TMP)로 배기시키기 어려우며, 분자량이 작은 가스들은 분자량이 큰가스 분자들에 비해 압축비(compression ratio)도 작아진다. 압축비가 큰 경우에는 실재 운전조건에 무관하게 배기속도가 최대값을 가지지만, 압축비가 작을 경우에는 운전 시 터보분자펌프(TMP)의 압축비에 따라 배기속도가 달라 질 수 있으며, 압축비는 펌프의 inlet에서의 압력과 exhaust에서의 압력의 비이다. 즉, 가벼운 기체 분자(H2, He 등)들은 무거운 기체 분자(N2, Ar 등)들에 비해 배기속력이 작아진다. 현재 개발 중인 한국표준과학연구원 진공기술센터의 고진공 종합특성평가시스템을 이용하여 분자류 영역에 따른 가벼운 기체 분자와 무거운 기체 분자의 배기속도를 측정하여 분자류 영역에 따라 상이한 배기속도의 변화를 연구하고자 한다. 본 논문에서는 터보분자펌프(TMP)의 분자류 영역에 따른 가벼운 기체 He과 무거운 기체 N2를 사용하여 압축비의 변화와 배기속도 측정에 관해 상관관계를 제시하며, 분자류 영역에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 운전성능을 제시하고자 한다.

• Bulletin of the Korean Space Science Society
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• 2003.10a
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• pp.88-88
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• 2003

로켓 엔진 시스템에는 가압가스로 추진제를 엔진으로 공급하는 가압 시스템과 터보펌프를 이용해 엔진으로 고압의 추진제를 공급하는 터보펌프 시스템으로 나눌 수 있으며 터보펌프 시스템은 다시 Gas Generator를 이용하는 개방형 엔진과 Prebumer를 이용한 폐쇄형 엔진인 다단 엔진으로 구분할 수 있다. 로켓의 엔진 시스템은 Turbine, Turbopump, Gas Generator, Thrust Chamber, Tube, Valve, Propellant Tank 등 각 구성품 간에 서로 상호간섭이 매우 심한 공정이다 로켓 엔진 시스템은 이와 같은 상호간섭에 의해 추력 제어 및 혼합비 제어, 추진제 소진 제어 적용 시 정확하고 강인한 제어를 수행하여야 한다. 이를 위해 정확한 동특성 모델을 구축하는 것이 중요하며 모델을 통해 적절한 제어 시스템을 선택하여야 한다. 그러나 현재 국내에는 이에 대한 연구가 미미하며 해외의 경우 로켓은 특수 분야에 속함으로 공개되어 있지 않다. 로켓에 대한 개발 연구에 있어서는 위와 같은 작업이 선행되어야 하며 이에 대한 선행 연구로 한국항공우주연구원에서 Gas Generator를 이용한 개방형 터보펌프 엔진 시스템에 대한 연구를 진행하고 있다. 본 논문에서는 Gas Generator를 이용한 개방형 터보펌프 엔진시스템에 대한 동특성 모델을 구성하였다. 배관부, 터빈, 펌프, 밸브, Gas Generator, 재생냉각, 추력연소실 등 엔진 시스템을 구성하는 구성품에 대한 동특성 모델을 구성하였으며 이를 matlab의 simulink를 통해 각 구성품을 연결하여 최종 엔진시스템의 동특성 모델을 구성하였다. 구성된 동특성 모델을 통해 각종 변화(추진제 밀도 변화, 추력 변화, 혼합비 변화 등)에 대한 엔진 시스템 변화를 예측하여 정확한 엔진 시스템에 대한 이해를 넓혔으며 추력 제어 및 혼합비, 추진제 소진 제어를 최적으로 할 수 있는 제어 시스템 구축을 위한 기초 자료로 이용할 수 있을 것이다.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2011.02a
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• pp.362-362
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• 2011

터보분자펌프(turbo-molecular pump: TMP)는 고진공펌프 중의 하나로, 반도체/디스플레이 등 첨단 공정에서 진공 환경을 조성하는 핵심장비이다. 터보분자펌프(TMP)의 특성평가는 세계 여러 나라의 표준제정기구에서 제정한 국제규격에 그 기반을 두어, 한국표준과학연구원 진공기술 센터에서는 터보분자펌프(TMP) 특성평가시스템을 자체 설계/제작하여 그 신뢰성을 확인하기 위해 개발품 및 상용품 평가에 주력하고 있다. 터보분자펌프(TMP)는 보조펌프(backing pump)의 지원을 받으므로 보조펌프(backing pump) 용량에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도를 측정하고자 한다. 국제규격에서 제시하는 보조펌프 (backing pump)의 용량이 일정이상 작을 경우, 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 및 압축비에 대해 감소함을 제시한다. 이 영향은 전체 압력 범위에서 보조펌프(backing pump)의 배기속도가 일정 용량 이상이면 터보분자펌프(TMP)의 배기속도에 영향이 없음을 제시하며, 이에 본 연구에서는 국제규격에서 제시하는 보조펌프(backing pump) 용량에 대해 서로 다른 조건에 맞추어 터보분자 펌프(TMP)의 배기속도에 미치는 영향을 연구하고자 한다. 본 연구에서는 100m3/h, 10m3/h 의 서로 다른 배기속도를 가진 보조펌프(backing pump)를 선정하여 분자량이 다른 가스(N2, He, Ar 등)에 대한 압축비의 변화와 배기속도 측정에 관해 상관 관계를 제시하며, 100m3/h, 10m3/h 의 서로 다른 배기속도를 가진 보조펌프(backing pump)에 따른 터보분자펌프(TMP)의 배기속도 및 운전성능을 제시하고자 한다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2012.05a
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• pp.4-10
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• 2012

Torque characteristics of a 75-tonf turbopump turbine was analyzed using the turbine performance test result. Specific torque of the subject turbine could be expressed as a linear function of corrected rotor speed at a fixed pressure ratio and it has been confirmed by the test result. It also found that corrected rotor speed-specific torque characteristics does not change anymore if the turbine pressure ratio is set bigger than a certain value. Using the turbine torque characteristics and pyro-starter performance test results, rotational speed development behavior of the turbopump was predicted. Prediction revealed that the lap time reaching 50% of turbopump design speed is less than 0.7 second. Effect of the thermal loss between pyro-starter and turbopump was negligible.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.32 no.5
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• pp.109-115
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• 2004

A 1-D system design program has been developed for the preliminary design of the turbopump system in liquid rocket engines, which use LOx and kerosene as propellants. Gasgenerator cycle and staged combustion cycle were considered as turbopump type liquid rocket engine systems. In the system analysis, mass flow balance, thrust, specific impulse, mixture ratios, turbopump power, and turbine expansion ratio of engine system were analyzed. Results show that most of the parameters agree well with real engine parameters except gasgenerator. Therefore, the l-D system design program developed in this study can be used to derive the preliminary design parameters of a turbopump with any thrust level liquid rocket engine.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2008.11a
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• pp.129-132
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• 2008

For the development of the 30tonf level LOx/kerosene liquid rocket engine, turbopump-gas generator closed-loop coupled tests are performed. To simulate engine operation conditions, combustion chamber was substituted by flow control orifices. In simulated engine system operation environment, chill-down procedure, startup characteristics, nominal operability of turbopump+gas generator coupled Test Plant are confirmed. Turbopump and gas generator are confirmed to operate well in simulated engine environment. The control system for regulating power and mixture ratio of Test Plant are also successfully confirmed.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.23 no.1
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• pp.93-100
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• 2019

The cavitation of a turbopump inducer develops from the inception to a critical point, and encounters breakdown finally. In this study, we evaluated the characteristics and predictions of cavitation inception for the turbopump inducer using empirical equations. The empirical equation for the elliptical plate predicted the generation of cavitation inception of the turbopump inducer relatively well. However, in case of the marine propeller, it showed a considerable difference owing to the Reynolds number of the operating point. The cavitation inception occurred earlier as the number of blades increased. However, the solidity had no major impact on the cavitation inception because the cavitation occurred locally at the tip of the leading edge.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.1
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• pp.35-41
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• 2013

Torque characteristics of a turbopump turbine was analyzed using the turbine performance test result. Specific torque of the subject turbine could be expressed as a linear function of corrected rotor speed at a fixed pressure ratio and it has been confirmed by the test result. It also found that corrected rotor speed-specific torque characteristics does not change anymore if the turbine pressure ratio is set bigger than a certain value. Using the turbine torque characteristics and pyro-starter performance test results, rotational speed development behavior of the turbopump was predicted. Prediction revealed that the lap time reaching 50% of turbopump design speed is less than 0.7 second. Effect of the thermal loss between pyro-starter and turbopump was negligible.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2009.11a
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• pp.38-41
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• 2009

For the technology development of LOx/kerosene liquid rocket engine, turbopump-gas generator closed-loop coupled tests using 30tonf main engine components such as turbopump and gas generator except combustion chamber are performed. In the engine system operation environment, simulating combustion chamber by flow control units, the chill-down procedure, startup characteristics, nominal operability and smooth shutdown of turbopump+gas generator closed-loop coupled Test Plant are successfully confirmed. The serviceability of the turbopump and gas generator are evaluated. The feed-back control system for the turbopump rotational speed and gas generator mixture ratio are also verified. The results of closed-loop coupled test will be used as the technology development for the liquid rocket engine.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.7 no.2
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• pp.151-156
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• 2008

Numerical analyses of two-stage turbopump turbines were conducted. One of the candidates for the 1st rotor was selected based on the result of the numerical investigation. Besides, the effects of the stator height on the turbine performance were studied. Finally, the performance of the entire two-stage turbine was predicted by numerical calculation. The result showed that the two-stage turbine produces more specific power than a one-stage turbine.