• 한국항공우주학회지
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• 제31권1호
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• pp.85-96
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• 2003

로켓 엔진 노즐의 설계에서 동결 유동 해법과 동일한 수치적 특성을 가지는 화학 평형 해석은 노즐의 열역학적 최대 성능을 예측하는 효율적인 설계 도구로 이용될 수 있다. 본 연구에서는 탄화수소 연료 로켓 엔진 설계를 위한 화학적 평형 유동 해석 코드를 개발하였다. 로켓 노즐을 통한 팽창과정에서 일어나는 화학 성분의 재결합 효과와 이에 수반하는 에너지 회복과 같은 열화학적 특징을 이해하기 위하여, KSR-III 로켓 노즐에 대하여 동결유동 해석 및 비평형 유동의 해석과 더불어 화학적 평형 유동 해석을 수행하였다. 유동 해석 결과에 기초한 KSR-III 엔진 성능 평가로부터 노즐에서의 열화학적 특징을 이해할 수 있었으며, 이와 더불어 열화학적인 효과를 고려할 때 출구 면적비를 줄여서 수정된 새로운 노즐 형상이 지상 추력을 증대시키기 위한 적절한 설계임을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.62-80
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• 2021

차세대 추진기관에 대한 요구조건과 좋은 추진제의 조건을 정리하였다. 국내외에서 주로 관심을 받고 있는 연료인 케로신, 수소, 메탄의 특성과 효용성을 상호비교하였다. 비교 결과 메탄이 신뢰성, 비용, 재사용성, 유지보수, 친환경, 안전성, 수명, 기술적 난이도, 엔진 사이클 선택, 공통격벽, 무분해 조립 납품 등에서 다른 연료보다 더 유리한 것으로 평가되었다. 그리고 성능 면에서도 케로신보다 비추력이 높아서 발사체의 효율을 증가시킬 수 있다. 메탄은 친환경, 낮은 연소온도, 긴수명, 유지보수의 편의성을 가지고 있어서 재사용과 다목적 엔진 개발에 장점이 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.259-264
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• 2004

성능이 우수한 액체로켓엔진 개발을 위해서 연소기 효율에 매우 큰 영향을 미치는 분사기 개발이 매우 중요하다 본 논문에서는 실물형 연소기 개발 전단계로 수행된 여러 가지의 축소형 연소기에 대한 설계 그리고 연소시험 결과에 대하여 논하였다. 충돌형 분사기 1종, 와류 딪힘형 분사기 1종, 와류분사기 혼합형 4종을 장착한 총 6종의 축소형 연소기를 제작하였다. 축소형 연소기의 연소시험은 대체로 성공적이었으며 연소 효율은 설계 목표치를 상회하였고 추진제 차압은 설계치와 비슷한 값이었으며 동압은 규제조건을 만족하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제54권3호
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• pp.360-366
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• 2016

한국형발사체 개발을 위한 추진시험설비가 구축되고 있으며, 일부 시험설비는 구축이 완료되어 추진기관시험을 실시하고 있다. 추진시험설비의 구성은 엔진 시험체 등의 시험을 실시하는 테스트 스탠드와 추진제로 사용되는 케로신(Jet A-1) 및 액체산소(LOX) 등을 저장하는 설비 등 다양한 서브시스템과 부품들이 연결되어 있다. 테스트 스탠드는 엔진개발모델이 장착되고 추진제가 혼합되어 실제 연소가 이루어지는 곳으로서 큰 에너지긴장도 상태에서 고압으로 작동되는 추진시험설비의 특성상 화재 폭발의 위험성이 존재한다. 본 논문에서는 추진시험설비의 사고피해영향분석 및 리스크 감소방안을 수립하기 위하여, 테스트 스텐드에서의 추진제 누설사고 시나리오를 가정하고, TNT당량모델 실험식을 적용하여 폭발과압에 대한 사고피해영향을 분석하였고, 추진시험설비의 안전성 확보를 위한 리스크 감소방안에 대하여 기술적, 제도적, 관리적 안전대책에 대하여 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.507-510
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• 2009

PE/$LN_2O$를 적용한 소형 하이브리드 추진 시스템을 설계, 제작 및 발사하여 하이브리드 로켓 발사체 개발에 대한 기반 기술을 확보하였다. 외부 액추에이터를 적용한 밸브 시스템을 하이브리드 엔진에 적용하였고, 밸브 개폐 시스템이 문제없이 작동함을 확인했다. 연료 그레인을 설계하기 위해 내탄도 설계를 수행했고, 로켓의 비행궤도를 예측하기 위한 외탄도 해석을 수행하여 로켓을 설계 제작 하였고, 발사 실험을 통해 하이브리드 로켓 설계의 타당성을 확인 하였다. 제작된 하이브리드 로켓은 무게 9 kg, 외경 110 mm, 전장 1.7 m로 성공적으로 발사하였으나, 추력 비행구간 중에 사출이 되어 최적 비행을 하지 못했다. 또한 설계치에 못 미치는 낮은 추력특성 등의 문제점을 확인하였고, 추후 하이브리드 발사체 개발에 대한 개선사항을 제시하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.36-36
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• 2000

액체로켓엔진에 사용되는 2000psi이상의 고압 연소실(Combustion Chamber)의 냉각은 내피(Inner Shell)에 기계 가공된 냉각통로(Cooling Channel)로 냉각제를 흘려보내는 재생냉각방식이 널리 사용되며 기계 가공된 냉각 통로는 외피(Outer Shell)에 의해서 지지 밀봉된다. 일반적으로 내피 재료는 순수한 구리보다 강도가 우수하고 열전도도는 유사한 구리합금을 사용하고, 외피는 강도가 우수한 스테인레스 강을 사용하여 브레이징 접합된 구조를 형성한다. 브레이징 공정은 조립품을 약 $450^{\cire}C$ 이상의 액상선을 갖는 삽입금속(Filler Metal)을 사용하여 적당한 온도($450^{\cire}C$ ~ 모재의 고상선)에서 가열하여 접합시키는 방법으로, 용융 금속의 젖음 현상(Wetting Phenomena), 접합 틈새(Joint Clearance)로의 용융 삽입금속의 유입(Capillary Phenomena)과 접합 계면의 반응을 통해서 접합이 이루어진다. 이는 일반적인 접합 공정과 비교하여 모재의 변형이 적고, 이종 금속 간의 접합이 용이하며, 복잡한 부품을 정밀하게 접합할 수 있는 장점이 있으나, 접합될 제품의 표면 상태 및 분위기(Atmosphere), 접합될 부품간의 조립 틈새, 가열 싸이클(Heating Cycle) 등에 대한 공정 확립 및 관리가 매우 중요하다. 재생냉각 구조를 갖는 연소실은 우선 접합면의 형상이 매우 복잡하여 균일한 접합 틈새를 유지하면서 접합시키기가 매우 어려우며, 고온, 고압의 환경에서 작동하므로 일부 접합면이 접합되지 않을 경우 내피의 변형 및 파괴가 발생하고, 브레이징 시 용융된 삽입금속이 냉각통로 내로 유입될 경우 연소 시 이부근에서 재료의 용융이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서는 진공 분위기 하에서 적절한 접합 틈새를 유지할 수 있는 공정 및 장비의 개발이 필요하다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1016-1020
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• 2017

본 연구는 실물형 발사체 연소실에서 발생하는 연소불안정을 모사하여 검증하는 시험 설비의 개발을 위해 진행됐다. 연소불안정 모사시험설비 개발을 위해 3개의 인젝터를 일렬로 배치한 분리형 헤드 엔진을 설계/제작했으며, 예비운영을 통해 검증했다. 분리형 헤드에 대한 수류시험을 통해 차압에 따른 유량과 분무형태를 확인했으며, 실추진제 분무시험와 연소시험이 진행됐다. 10bar에서 예비운용시험을 진행하였으며, 연소 시험 결과 연소실 압력이 목표 압력에 비해 상당히 낮게 계측되었다. 이는 저압 시험이었기 때문으로 판단되며, 향후 고압 시험에서 해결될 것으로 예상된다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권3호
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• pp.40-46
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• 2011

75톤급 터보펌프용 속도복식 터빈을 개발하였다. 축과 로터의 연결에는 커빅커플링을 적용하였다. 커빅커플링은 시편을 통한 고온비틀림 시험과 시제품의 스핀시험을 통해 적용 적합성을 검증하였다. 고압 공기를 이용한 성능시험 결과, 개량형 속도복식 터빈의 비출력은 기본형 단단 터빈에 비해 설계점에서 20.5%가량 향상된 것으로 나타났다. 개량형터빈의 $1^{st}$로터는 설계점 전체출력의 74.1%를 담당하는 것으로 확인되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권8호
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• pp.668-674
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• 2016

본 논문에서는 우주개발 중장기 계획에 따라 2020년 이후 한국형발사체의 후속으로 계획된 정지궤도위성 발사체와 대형 위성 발사체의 개발 방향에 대한 논의와 이를 구현하기 위해 요구되는 발사체 기술들에 대해 전망한다. 차세대 발사체는 고성능화뿐 아니라 저비용 및 고신뢰도를 목표로 세계 위성 발사 서비스 시장에서 경쟁할 수 있는 발사체로 개발되어야 하며, 이를 위해 75톤 급 케로신/액체산소 로켓 엔진 등 한국형발사체를 통해 확보된 발사체 기술 기반 및 개발 성과를 활용하고 발전시키는 방향으로 개발되는 것이 바람직하다.

• 한국추진공학회지
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• 제13권3호
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• pp.50-57
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• 2009

본 연구에서는 액체로켓 및 가스터빈 등의 각종 연소기의 연소불안정 특성 연구에 활용하기 위하여, 공급 기체에 인위적인 섭동을 유발할 수 있는 압력 섭동 장치의 설계/개발을 수행하였다. 이를 위하여 디스크 형태의 교란 발생 장치를 설계/제작하고, 디스크 회전속도를 제어하면서 압력 진폭, 주파수와 질량 유량을 측정하였다. 먼저 이 장치를 기존의 연소불안정 연구를 위한 모델 연소기의 스피커를 대신하여 장착한 후 음향공 감쇠 효과 특성 실험을 수행한 결과, 기존의 스피커를 이용한 실험 결과와 거의 유사함을 확인하였다. 또한 일정한 장치 상류 압력 하에서 회전 주파수의 변화는 공급 유량에 영향을 미치지 않고, 가압 압력에 따라 공급 유량을 조절할 수 있음을 확인하였다. 따라서 이 장치는 향후 가진 크기에 제한이 없으며 유동이 있는 상태에서의 연소불안정 특성을 위한 가진 장치와 기체 공기를 이용하는 각종 연소기에서의 기체 교란에 따른 연소 특성 연구에 활용할 수 있음을 확인하였다.