• 대한기계학회논문집B
• /
• 제34권7호
• /
• pp.715-720
• /
• 2010

본 논문은 고분자전해질막 연료전지의 공기 공급을 위해 전기침투현상에 기반을 둔 공기 공급 방법을 제안하고 이를 실험적으로 평가하였다. 작동 유체의 구동을 위해서 전기침투펌프를 낮은 주파수의 교류 전기장에서 사용하였다. 작동 유체는 유연한 막에 의해 막 밀봉하였고, 막의 움직임에 의해 연료전지 내로 공기를 공급하였다. 본 연구에서는 전기침투현상 기반 공기펌프를 사용하여 연료전지의 공기 공급을 성공적으로 설명하였다. 펌프의 출력은 연료전지에서 생성되는 출력을 초과하였지만, 본 논문에서는 펌프의 출력 당 연료전지의 출력비를 줄이기 위한 몇 가지 방법들에 대해 설명하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제19권4호
• /
• pp.85-93
• /
• 2015

한국형발사체를 위한 액체로켓엔진은 터보펌프 추진제 공급방식의 시스템으로 이루어진다. 이 터보 펌프의 실추진제를 사용하는 실험적 성능검증을 위해 액체산소와 케로신을 토대로 한 터보펌프 실매질 시험설비가 구축되어 왔다. 산화제/케로신 공급 시스템과 알코올버너 시스템과 같은 주요 서브시스템에 대한 검증시험이 이루어 졌고, 터보펌프 개발모델을 이용한 인증시험을 통해 전체 시험설비에 대한 성능검증이 이루어 졌다. 설계점 및 탈설계점을 포함한 터보펌프의 모든 운용조건과 운용시간에 대한 실매질 성능검증시험을 본 시험설비를 이용하여 수행할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.159-162
• /
• 2008

발사체의 상단에 사용되는 여러 가지 싸이클의 특성을 조사한 뒤, 그 중 가스발생기 후연소 싸이클 엔진의 특성을 살펴보았다. 발사체 상단에 사용되는 엔진은 추진제와 싸이클의 특성상 연소압-확장비 다이어그램에서 크게 3그룹으로 나뉘어 진다. 영역 II에 위치한 케로신 엔진은 모두 가스발생기 후연소 싸이클 엔진으로서 높은 압력과 복잡한 구조를 하고 있다. 이 싸이클은 그 특성상 2개 이상의 펌프를 사용한다. 즉, 연료라인을 둘로 분기하여 보다 높은 압력이 요구되는 가스발생기 라인에는 2차 펌프를 두어 좀 더 가압을 하여 보다 효율적인 파워사용이 가능하다. 기본적으로 모든 산화제는 가스발생기를 지나 연소기로 향하기 때문에 2차 펌프의 필요성이 줄어들지만 여러가지 이유로 주펌프 이전에 부스터 펌프를 두어 주산화제 펌프의 부담을 덜어주는 경우가 많다. 폐쇄형 엔진은 그 특성상 엔진 비추력 효율이 개방형 엔진보다 상대적으로 높기 때문에 상단엔진에 적합하다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제9권3호
• /
• pp.25-37
• /
• 2005

터보펌프 공급방식 발사체 추진기관은 공급 시작 시점에서부터 종료되는 시점까지 산화제 터보펌프 입구에서의 온도 요구조건을 충족시켜야 한다. 이러한 조건이 만족되지 못할 경우 터보펌프 입구에서 캐비테이션이 발생하여 펌핑(pumping) 성능이 저하되고, 심한 경우 펌프의 손상을 초래할 수 있다. 따라서 극저온 액체산소를 사용하는 액체로켓 추진기관에서는 액체산소의 온도 상승에 대한 적확한 예측이 필수적이다 본 논문에서는 탱크 내의 액체산소 온도상승과 관계된 탱크 내 해석 방법을 체계적으로 제시하였고, 부력동기 경계층 이론을 적용하여 터보펌프 공급방식 로켓 추진기관의 충전, 대기, 선가압, 비행 등의 전 과정을 통하여 탱크에 충전된 액체산소의 온도상승을 예측할 수 있는 모델을 제시 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
• /
• pp.122-126
• /
• 2006

터보펌프식 발사체 추진기관의 기체공급계 개발과정을 통하여 두 가지 방식의 가압시스템과 저중량 배관시스템에 대한 국산화 개발을 수행하였다. 서브시스템 시험을 통해 액체산소 얼리지 압력을 일정하게 유지시키기 위한 1단 및 2단 감압방식 가압시스템의 제어 성능을 확인할 수 있었다. 또한 열/유체적 측면과 구조적 측면을 체계적으로 고려하여 배관 시스템의 요구성능을 만족하고 발사체에서 요구되는 수준까지 무게가 저감된 배관 시스템 개발을 개발하였다. 이와 아울러 터보펌프에서의 케비테이션 방지 및 지상 대기시간동안에 배관에서 발생할 수 있는 가이저링을 방지하기 위한 액체 산소 컨디셔닝 기술을 확립할 수 있었다. 또한 가압부/산화제 공급계 연계시험을 통해 시스템 차원의 성능을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
• /
• pp.107-110
• /
• 2009

터보펌프방식 액체로켓엔진 개발의 일환으로 터보펌프 출구로부터 연소기와 가스발생기의 산화제 밸브에 이르는 액체산소 고압 배관부 기술개발모델(TDM)에 대한 기본설계를 수행하였다. 액체산소 고압 배관부는 직관, 곡관, 벨로우즈, 분기구, 오리피스, 플랜지 및 단열재로 구성되어 있다. 작동 환경, 무게, 제작성을 고려하여 소재를 선정하였다. 요구 유량과 차압 조건을 고려하여 유동해석을 통해 각 구성품의 크기와 위치를 선정하였다. 작동 온도와 최대 예상 작동 압력을 고려하여 각 구성품에 대한 기본 설계를 수행하였으며 구조해석을 통해 안전율을 평가하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권7호
• /
• pp.717-728
• /
• 2009

로켓추진기관에 있어 과산화수소는 단일추진제와 이종추진제의 산화제로 사용되어 왔다. 과산화수소는 추력기용으로 사용된 최초의 단일추진제였으나, 후에 보다 비추력이 높고 저장성이 좋은 하이드라진으로 대체되었고, 터보펌프 구동용으로는 여전히 사용되어지고 있다. 이종추진제의 산화제로서는 1970년대까지 사용되었다. 1990년대에 들어서 저비용, 친환경적인 개발이 중요하게 대두되면서 과산화수소는 다시 개발자들의 관심의 대상이 되었다. 과산화수소의 저장성능이 과거에 비해 크게 개선되었으며, 케로신/과산화수소를 추진제 조합으로 사용하는 경우 케로신/액체산소를 사용하는 경우에 비하여 가속성능은 다소 떨어지나, 높은 추진제밀도와 O/F 비로 인하여 유사한 가속성능을 얻을 수 있으며, 연소생성물 역시 더욱 청정하였다.

• 한국항공우주학회지
• /
• 제37권11호
• /
• pp.1140-1147
• /
• 2009

펌프공급방식 액체로켓엔진 가스발생기의 매니폴드를 대상으로, 연료 및 산화제의 유량 균일성을 파악하기 위하여 유동해석을 수행하였다. 3가지의 연료링과 3가지의 분사기 헤드 형상에 대하여 유동해석을 수행함으로써, 유량균일성을 검토하였다. 이를 통해 최적의 유량균일성을 가지는 연료링과 분사기 헤드의 형상을 결정하였다. 또한 분사기 출구에서의 혼합비 분포를 유동해석 결과로부터 도출하였다. 이를 통하여, 연료와 산화제 모두 유량균일성이 우수한 형상을 결정할 수 있었다.

• 한국유체기계학회 논문집
• /
• 제5권3호
• /
• pp.25-32
• /
• 2002

Structural and dynamic analyses of inducer and impeller for an oxidizer turbopump are peformed to investigate the safety level of strength and vibration at a design point. Due to high rotational speed of turbopump, effects of centrifugal forces are carefully considered in the structural analysis. Hydrodynamic pressure is also considered as an external force applied to inducer and impeller blades. A three-dimensional Finite Element Method (FEM) is used for linear and nonlinear structural analyses with modified Newton-Raphson iteration method. After the nonlinear trim solution is obtained from the structural analysis, dynamic characteristics are obtained as a function of rotational speed from the linearized eigenvalue analysis at an equilibrium position. According to the results of numerical analysis, the safety margins of strength and vibration resonances are sufficient enough for safe operation within the requited life cycle.

• 유체기계공업학회:학술대회논문집
• /
• 유체기계공업학회 2001년도 유체기계 연구개발 발표회 논문집
• /
• pp.271-278
• /
• 2001

Structural and dynamic analyses of inducer and impeller for a oxidizer turbopump are peformed to investigate the safety level of strength and vibration at design point. Due to high rotational speed of turbopump, effects of centrifugal forces are carefully considered in the structural analysis. Hydrodynamic pressure is also considered as an external force applied to inducer and impeller blades. A three dimensional finite element method(FEM) is used for linear and nonlinear structural analyses with modified Newton-Raphson iteration method. After the nonlinear trim solution is obtained from the structural analysis, dynamic characteristics are obtained as a function of rotational speed from the linearized eigenvalue analysis at an equilibrium position. According to the results of numerical analysis, the safety margins of strength and vibration resonances m sufficient enough to be operated safely within the required life cycle.