• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
• /
• v.30 no.1
• /
• pp.114-123
• /
• 2002

A supersonic rocket plum flowfield of kerosene/liquid-oxygen based propulsion system has been analysed using the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations coupled with a 9-species 14-reaction finite-chemistry model. The result were compared with chemically frozen flow solution to investigate the effect of finite-rate chemistry on the plume flowfield. The computations were performed using a commercial CFD software, FLUENT 5. The finite-rate chemistry solution exhibited higher temperature caused by the reactions within the nozzle. All the chemical reactions within the plum were dominated only in the shear layer and behind the barrel shock reflection region where the temperatures are high and the effect of finite-rate chemical reactions on the flowfield was found to be insignificant. However, the present plume computation including the finite-rate chemical reaction within the plume has revealed major reactions occurring in the plum and their reaction mechanisms.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
• /
• 2010.02a
• /
• pp.400-400
• /
• 2010

우리는 기본 진공 $10^{-11}\;Torr$의 UHV surface magneto-optical Kerr effect (SMOKE) 시스템을 quarter-wave plate를 사용하였던 기존의 방식에서 PEM (photo elastic modulator)를 사용하는 방식으로 장비의 기능을 향상시켰다. 기존 quarter-wave plate를 사용하는 방식의 경우 Kerr signal을 구하기 위해 편광자와 검광자를 수직으로 두어 광량을 0으로 만들어야 한다. 그러나 금속의 경우 대부분 가시광선 영역에서 큰 반사율 때문에 측정되는 광량이 편광자와 검광자를 거치면서 넓은 각도 범위에서 최소값을 갖기 때문에 정확한 영점을 잡는 데 한계가 있다. 이러한 단점을 해결하기 위하여 우리는 PEM을 이용한 위상변조방식을 사용하였다. 위상변조 방식은 Kerr signal과 관계된 양을 PEM을 이용하여 50 kH ($1{\omega}$)와 100 kH ($2{\omega}$)의 진동 주파수에 공조시키고 이를 Lock-in-amplifier를 사용하여 탐지하기 때문에 좋은 sensitivity를 얻을 수 있을 뿐 아니라 Kerr ellipticity와 Kerr rotation을 동시에 측정할 수 있다. 자화에 필요한 전자석은 순철로 된 코어를 제작하여 챔버에 부착하였고 10 A에서 최대 7 kOe의 고자장을 얻을 수 있어 포화자화가 큰 물질에 대해서도 필요한 자성영역까지 측정이 가능하게 하였다. 또 저온 측정을 위해 SMOKE 샘플 홀더를 개조하여 액체 질소를 이용하여 100 K 근방의 영역에서 온도를 제어할 수 있도록 저온 장치를 구성하였다. 여기에서 샘플 근처에 위차한 e-beam heater가 장착된 고온 부분과 액체 질소 냉각, 온도감지를 위한 센서, cartridge heater가 장착된 저온 부분을 sapphire plate로 분리하여 저온용 cartridge heater의 파손을 최소화하였다. 이러한 SMOKE 시스템을 구성한 후에 우리는 Fe/Cr(001)시스템의 자성특성에 대해 연구하였다. Fe/Cr 시스템은 Fe/Cr/Fe의 exchange coupling이나 bulk Cr의 복잡한 자성 특성 때문에 주목을 받아왔다. 이 연구에서 우리는 저온 및 상온에서 Cr(001) 단결정 위에 증착된 Fe 박막의 자성 특성을 보고한다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.6 no.1
• /
• pp.12-20
• /
• 2002

An integrated analysis of kerosine/LOX based KSR-III rocket body/plume flowfield has been performed. The analysis has been executed employing three kind of gas thermo-chemical models including calorically perfect gas, multiple species chemically reacting gas, and chemically frozen gas models and their effect on rocket flowfield has been accessed to provide the most appropriate gas thermo-chemical model which meets a specific purpose of performing rocket body and plume analysis. The finite-rate chemically reacting flow solution exhibited higher temperature throughout the flowfield than other gas models due to the increased combustion gas temperature caused by the chemical reactions within the nozzle. All the reactions were dominated only in the shear layer and behind the barrel shock reflection region where the gas temperature is high and the effect of finite-rate chemical reactions on the flowfield was found to be minor. However, the present plume computation including finite-rate chemical reactions revealed major reactions occurring in the plume and their reaction mechanisms and as well.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.9 no.4
• /
• pp.48-54
• /
• 2005

An experimental study was carried out to investigate the effect of film cooling in the lab-scale liquid rocket engine using liquid oxygen(LOx) and Jet A-1(Jet engine fuel) as propellants. Film coolants(Jet A-1 and water) was injected through the film cooling injector. The outside wall temperature of the combustor and film cooled length were determined for chamber pressure, mixture ratio, and the different geometries(injection angle) with the percent film coolant flow rate. The loss of characteristic velocity was determined for the case of film cooling with water and Jet A-1. As chamber pressure increased, the outside wall temperature increased in the nozzle but unchanged over the 9 percent film coolant flow rate for the combustion chamber used in this study. Characteristic velocity wasn't affected with the mixture ratio over the 9 percent film coolant flow rate.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
• /
• v.22 no.6
• /
• pp.1-10
• /
• 2018

An experimental study was performed for the behavior of the burner flame which results from burning of the liquid hydrocarbon fuel atomized by an ultrasonic transducer. Configurations of the flame and combustion-field were caught by both high-speed camera and thermo-graphic camera, and those images were analyzed in detail through a image post-processing. As a result, the combustion-field grew and reaction-temperature rose due to the strengthening of combustion reaction with the increasing flow-rate of carrier-gas. In addition, a phenomenon of flame flickering was discussed through the comparative analysis of the variational behavior between the visible flame and IR (Infrared) flame-field. Also, the flickering frequency of the flame was confirmed through FFT (Fast Fourier Transform) analysis employing the flame area.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
• /
• v.34 no.2
• /
• pp.153-160
• /
• 2010

A magnetocardiogram (MCG) is a recording of the biomagnetic signals generated by cardiac electrical activity. Biomagnetic instruments are based on superconducting quantum interference devices (SQUIDs). A liquid cryogenic Dewar flask was used to maintain the superconductors in a superconducting state at a very low temperature (4 K). In this study, the temperature distribution characteristics of the liquid helium in the Dewar flask was investigated. The Dewar flask used in this study has a 30 L liquid helium capacity with a hold time of 5 d. The Dewar flask has two thermal shields rated at 150 and 40 K. The temperatures measured at the end of the thermal shield and calculated from the computer model were compared. This study attempted to minimize the heat transfer rate of the cryogenic Dewar flask using an optimization method about the geometric variable to find the characteristics for the design geometric variables in terms of the stress distribution of the Dewar flask. For thermal and optimization analysis of the structure, the finite element method code ANSYS 10 was used. The computer model used for the cryogenic Dewar flask was useful to predict the temperature distribution for the area less affected by the thermal radiation.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
• /
• 2000.04a
• /
• pp.5-5
• /
• 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)

• Korean Chemical Engineering Research
• /
• v.52 no.2
• /
• pp.199-204
• /
• 2014

In binary solidification compositional convection in a porous mushy layer influences the quality of the final products. We consider the mushy layer solidifying from below with a constant solidification velocity. The disturbance equations for the mushy layer are derived using linear stability theory. The basic-state temperature fields and the distribution of the porosity in the mushy layer are investigated numerically. When the superheat is large, the thickness of the mushy layer is relatively small compared to the thickness of the thermal boundary layer. With decreasing the superheat the critical Rayleigh number based on the thickness of the mushy layer increases and the mushy layer becomes stable to the compositional convection. The critical Rayleigh number obtained from the continuity conditions of temperature and heat flux at the mush-liquid interface is smaller than that from the isothermal condition at the upper boundary of the mushy layer.

• Proceedings of the Korea Institute of Fire Science and Engineering Conference
• /
• 2013.04a
• /
• pp.164-164
• /
• 2013

화학 관련 산업은 고온, 고압뿐만 아니라 반응성이 큰 물질들을 사용하는 복잡한 공정으로 이에 맞는 안전기술이 요구된다. 산업 현장에서 취급하고 있는 각종 화학물질의 안전관리를 어렵게 하는 이유는 취급하는 물질의 화재 및 폭발 특성치에 관한 자료가 부족하거나 정확하지 않은 연소 특성치를 사용하기 때문이다. 가연성물질의 연소현상 가운데 하나인 자연발화는 가연성 혼합기체에 열 등의 형태로 에너지가 주어졌을 때 스스로 타기 시작하는 산화현상으로, 주위로부터 충분한 에너지를 받아서 스스로 점화할 수 있는 최저온도를 최소자연발화온도(AIT : Auto ignition Temperature)라고 한다. 최소자연발화온도는 가연성 액체의 안전한 취급을 위해 중요한 지표가 된다. 순수물질의 최소자연발화온도를 문헌들에서 비교하면, 동일 물질인데도 불구하고 문헌에 따라 다른 최소자연발화온도가 제시되고 있다. 따라서 사업장에서 사고를 예방하기 위해서는 정확한 연소 특성 자료를 이용해야 해야 한다. 그러나 문헌에 제시된 대부분의 자료들은 과거 표준장치 및 자체 제작된 장치 등을 사용해서 얻은 결과이므로, 최근에 고안된 표준 장치를 이용한 결과가 매우 유용한 자료가 될 것으로 본다. 본 연구에서는 자연발화온도를 측정하는데 있어서 최근에 고안된 표준장치인 ASTM E659장치를 이용하여 n-Propanol과 Formic acid 혼합물의 최소자연발화 온도를 측정하였다. n-Propanol과 Formic acid 혼합물의 최소자연발화 온도는 화학 관련 산업 공정에서 매우 중요한 자료가 될 것이다.

• Superconductivity and Cryogenics
• /
• v.1 no.2
• /
• pp.14-20
• /
• 1999

초전도 재료는 선재의 형태로 가공하면 송전선이나 변압기, 발전기 그리고 전력 저장장치 등에 사용되어 전력계통의 효율을 극대화시킬 수 있는 재료로서 실제 응용 기기의 개발을 위해 많은 연구가 수행되고 있다. 더우기 1980년대 후반에 개발된 고온초전도 산화물 재료는 액체질수의 비등점인 77K 이상에서 초전도현상을 나타내어 초전도 현상의 응용에 대한 기대를 고조시켜 이에 대한 연구를 더욱 활성화시키고 있다. 초전도선재 연구는 그간 PIT(Powder in Tube) 공정을 이용한 Ag/Bi-2223(Ag/$Bi_2Sr_2Ca_2Cu_3O$) 선재가 높은 전기적 성질과 장선 가공상의 잇점으로 인해 많은 연구와 성과가 있었다. 그러나 Ag/Bi-2223선재는 강한 자기장 하에서 통전 능력이 현저하게 저하되는 성질 때문에 높은 자기장하에서 사용하기 위해서는 사용온도를 액체질소온도보다 상당히 낮은 20K 부근까지 낮추어야 한다는 점 때문에 전력기기 개발에 제한이 따르는 단점이 있다. 이에 반해 최근에 개발된 금속/YBCO 박막 복합선재는 높은 전기적 특성 이외에 특히 높은 자장에서도 통전 능력의 저하가 적어 제한 없이 전력기기의 모든 분야에 사용할 수 있는 특징이 있다. 따라서 1993년에 일본에서 Ni 금속기판에 물리적 증착방법으로 YBCO($YiBa_2Cu_3O$) 박막을 증착시킨 선재제조에 성공하고 있어 1996년에 Oak Ridge National Laboratories (ORNL)에서 Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate (RaBiTS) 라는 집합조직을 형성시킨 금속기판이 개발되어 연속적인 가공의 가능성이 확인된 후 이의 특성향상 및 가공기술 개발을 위한 많은 연구가 수행되고 이다. 이 글에서는 이제 까지 개발된 금속기판을 사용한 YBCO계 초전도 박막형 선재의 제조기술 중에서 최근 가장 가능성 있는 것으로 평가되는 RABiTS 방법을 위주로 그 외에 IBAD와 ISD 방법에 관하여 소개하고 현재까지의 개발현황 및 앞으로의 전망에 대하여 간략하게 기술하고자 한다.