• 동력기계공학회지
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• 제9권2호
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• pp.5-13
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• 2005

새로운 엔진을 개발하기 위한 중요한 과정 중에 하나로서 엔진 연소실 가시화를 들 수 있다. 그러나 실제 운전상태에 있는 엔진 연소실을 가시화하기 위해서는 극복해야 할 여러 가지 어려운 점들이 있기 때문에, 지금까지는 간단한 실험적 접근방법 혹은 소수의 이론적 해석 방법만이 보고 된 상태이다. 본 연구에서는 가시화용 수정엔진을 개발하기 위해 필요한 몇 가지 중요한 사항들을 다루었다. 즉, 가시화용 수정엔진의 안전한 운전을 위하여 엔진 실린더 외부에 강제대류 효과를 주었고, 또한 실린더 두께 변화에 따른 온도 및 응력장의 분포를 정량적.정성적으로 고찰하였으며 다음과 같은 결론을 얻을 수 있었다. 첫째, 실린더 라이너 외벽을 강제대류로 냉각했을 경우, 열응력 감소에 매우 큰 효과를 보았다. 둘째, 가시화용 수정엔진 라이너의 최적 두께를 도출하였다. 셋째, 전통적인 주철 소재의 실린더 라이너와 비교 시, 주철 라이너는 연소에 의한 폭발 압력이 실린더 안전성에 큰 영향을 미치지 않는 것으로 보고 되었으나, 수정 라이너의 경우 연소압력 및 연소에 의한 연소열 모두 중요한 설계 인자임을 입증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.56-64
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• 2010

한국형 발사체 (KSLV-II, Korea Space Launch Vehicle II)에 적용될 액체로켓엔진의 시스템 설계를 수행하였다. 진공 추력 76톤, 진공 비추력 297 sec인 본 엔진은 가스발생기 사이클로 터보펌프 가압방식을 적용한다. 연소기는 재생냉각형이며 연소압 60 bar이다. 추진제는 액체산소/케로신 조합이다. 엔진 시동은 파이로시동기를 이용하며 연소기 점화는 TEA (TriEthylAluminium)를 사용한다. 에너지 밸런스 해석을 통해서 엔진 시스템 성능과 서브시스템 요구 성능을 결정하였다. 연소압, 비추력 및 엔진무게의 적정성을 사례분석을 통하여 평가하였다. 터보펌프-가스발생기 연계시험과 비교하여 시동 해석방법을 검증함으로써 향후 적용을 위한 준비를 마쳤다. 본 엔진은 능동제어를 적용하지 않으며 모드해석과 분산해석을 통해서 성능 보정 방안을 확정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권9호
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• pp.805-815
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• 2007

단일추력의 정상 작동 상태의 액체 로켓 엔진 시스템 모듈화 프로그램을 작성하기 위한 선행 연구로 엔진 주요 구성품들에 대한 성능설계 프로그램을 작성하였다. 주요 구성품으로는 추력실, 원심형 펌프, 충동형 터빈, 재생 냉각 채널 등이 고려되었다. 복잡성을 피하기 위하여 열역학적 관계식 및 비점성 이론을 바탕으로 한 여러가지 관계식들과 간략한 수학적 모델을 사용하였다. 본 논문에서는 도출된 결과를 정성적으로 살펴보고, 주요 설계 파라미터를 바꿔가면서 구성품의 작동특성 변화에 대한 경향성을 검토함으로써 일반적인 구성품 설계 이론에 부합하는가를 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.147-150
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• 2007

본 연구에서는 액체로켓엔진의 연소 가스에 액체 질소를 혼합하여 연소 가스의 냉각 특성을 알아보고자 하였다. 이를 위해 기존에 사용되던 액체로켓 연소실 후단에 액체 질소 분사용 분사기를 설계/제작하여 장착하였으며, 두 가스의 혼합 가스의 안정화를 위한 연소실과 노즐을 질소 분사링 뒤에 장착하였다. 액체질소 분사에 의한 상류 점화/연소 상태의 영향을 살펴보기 위한 시험이 먼저 수행되었으며, 이후 10초 연소 실험을 성공적으로 수행하였다. 따라서 기존의 액체로켓엔진에 액체질소를 분사함으로써, 연소 가스의 온도를 저하시킬 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.35-44
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• 2011

액체로켓엔진 시스템의 시동 및 정지 또는 추력 제어와 같은 천이 작동 시 동특성을 예측하기 위한 선행 연구로서 추진제 공급 시스템의 구성품에 대한 동특성 모델링을 수행하였다. 연료 공급 계통과 산화제 공급 계통의 구성품들은 재생냉각채널을 제외하고 같은 것으로 가정하였다. 동특성 모델링의 대상 구성품은 펌프, 관로, 오리피스, 제어 밸브, 재생냉각채널, 인젝터 등이며 실제 엔진 시스템의 축소 모형에 대한 수류시험을 통해 각 구성품의 동특성 모델링을 검증하였다. 수치적인 방법을 바탕으로 구성품에 대한 동특성 모델링을 통합하였으며 축소 모형으로 연결된 수류시스템을 사용한 수류시험을 통해 통합 동특성 예측프로그램을 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권6호
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• pp.73-78
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• 2012

국내 기술로 개발된 액체로켓엔진 연소기의 점화 특성을 연소시험을 통해 분석하였다. 연소시험에 사용된 연소기들은 점화제용 분사기, 막냉각 방식 그리고 산화제 입구 위치가 다른 특징을 지니며 각기 다른 시동 시퀀스를 적용하였다. 분석결과 산화제 매니폴드의 온도 프로파일에 따라 저주파 섭동이 점화구간 내에서 나타남을 보였다. 이 저주파 섭동은 연소기의 기능장애를 유발하지는 않았지만, 엔진 시스템 및 발사체와의 인터페이스측면에서 지속적인 관심 요소로서 관찰이 요구된다.

• 오토저널
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• 제17권3호
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• pp.11-18
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• 1995

본 논문에서는 주철 라이너를 삽입한 알루미늄 블럭 엔진 개발과정에서 주조 불량이 발생하였을때, 냉각계에 일어나는 제반 현상을 분석하고, 이를 해결해 나가는 과정을 기술하였다. 이를 위하여 주철 블럭과 알루미늄 블럭을 장착한 엔진의 피스톤 온도와 블럭의 열유속, 열정산을 측정하였다. 측정한 결과는 다음과 같다. 1. 알루미늄 블럭 제작시 주철 라이너와 알루미늄 블럭 사이에 공기층이 크거나, 용탕 충진이 불완전한 주조 불량이 발생하면 열접촉 저항이 커져 엔진 열전달 경로에 큰 영향을 준다. 2. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면 피스톤에서 라이너로의 전열량이 줄어듦에 따라 냉각수로의 전열량은 감소하는데, 6,000rpm, 전부하에서 알루미늄 블럭의 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비는 38.3%이고, 주철 블럭은 44.1%이다. 3. 알루미늄 블럭 제작시 주조 불량이 발생하면, 피스톤 온도가 15-20.deg.C 정도 상승하여 피스톤 손상을 유발시킬 수 있다. 4. 알루미늄 블럭의 주조가 완벽하게 되어 주철 라이너와 알루미늄 몸체 사이에서의 열접촉저항이 없어지면, 스토로크 방향에 따른 금속면 온도 분포가 균일하게 된다. 5. 실린더 라이너의 주조상태 개선없이 오일젯을 사용한 결과 피스톤의 온도를 만족할 만한 수준으로 감소시켰다. 6. 6000rpm, 전부하에서 오일젯 적용시 출력 대비 냉각수로의 방열량의 비가 38.3%에서 36.2%로 감소하고, 출력대비 오일로의 방열량의 비는 9.6%에서 11.2%로 증가한다. 7. 오일젯 작용시 오일 펌프의 용량 증대와 오일 쿨러의 장착이 필수적이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.411-415
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• 2008

이 논문은 고도모사 시험설비의 전체 사양을 결정에 관계되는 엔진 입구에서의 고도비행 경험을 위한 모의대기 요구 조건, 모의 비행중 쇼요되는 연료 소모량 및 공급 방법, 시험모드별 냉각부하 예측, 효과적인 압력 회복률을 위한 배기 이젝터의 최적형상 결정에 관한 고려사항을 기술하였다. 이를 위하여 엔진의 연료소모량을 고려한 엔진 배기가스의 온도 및 배출량 등의 계산을 수행되었다.

• Tribology and Lubricants
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• 제11권4호
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• pp.1-12
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• 1995

여러 가지 필수적인 윤활유 성상과 함께 요즘 개발된 엔진에서 요구되는 중요한 특성 중 하나가 윤활유 내의 공기 혼입(aeration) 문제이다. 만일 윤활유 내에 공기가 일정 한도 이상 혼입되면 윤활유가 수행하는 일반 기능 중 하중을 분산시키는 압력 분산 작용과 윤활 작용 및 마찰열을 식혀 주는 냉각 작용이 제대로 되지 않아 엔진 수명과 내구성에 심각한 문제를 초래한다. 특히 현재 밸브 소음 저감 및 정비성 향상을 위해 대부분의 엔진에서 채용하고 있는 hydraulic valve lash adjuster(HLA)에 미치는 영향이 가장 심각하다. HLA는 그 작동 특성이 엔진 오일의 비 압축성을 이용하고 있기 때문에 만일 HLA 내부의 고압실에 공기가 오일에 섞여 들어간다변 밸브 시스템 강성이 떨어지게 되어 오히려 HLA 사용 목적에 반해 밸크 이상 거동에 의한 소음이 유발될 뿐만 아니라 심하면 밸브가 파단되는 심각한 현상이 초래되기도 한다. 상기한 바와 같이 aeration 현상은 경우에 따라 매우 심각한 문제를 유발하기도 하며 엔진이 고속 고출력화 하면서 그 특성은 더욱 관심사가 되어 왔다. 따라서 엔진 각 부분의 올바른 기능과 신뢰성 확보를 위해 aeration의 특징 발생 원인 및 대책을 살펴보고 특히 oil aeration이 HLA와 엔진 베어링에 미치는 영향에 대해 분석 고찰해 봄으로써 그 특성을 이해하고자 한다.

• 대한기계학회논문집 C: 기술과 교육
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• 제4권2호
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• pp.93-99
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• 2016

엔진 성능 혹은 효율의 극대화는 엔진 구성품들을 점점 더 극한의 환경에서 장시간 운용되게 요구하고 있다. 이를 위해 엔진 제작사 혹은 연구소는 초내열합금, 냉각 설계 최적화, 열차폐 코팅 개선 등의 노력과 동시에 재료 모델링, 유한요소해석, 최적설계 등의 수치 해석 기법을 적용하여 좀 더 정교한 설계 및 해석을 수행하고 있다. 본 연구에서는 연소기 뒤에 위치하는 1 단 고압터빈 노즐의 끝벽 냉각 설계와 열차폐 코팅에 따른 일방향 응고 재료인 1 단 고압터빈 블레이드의 저주기 피로 수명에 대한 영향을 고찰하고자 한다. 이를 위해 경계 조건인 고온 및 고압의 연소 가스에 의한 노즐 및 블레이드의 금속 온도는 복합 열 전달 해석을 통해 얻고, 이 결과를 받아 블레이드의 구조 해석 및 저주기 피로수명을 평가하여 노즐 냉각설계와 열차폐 코팅의 영향을 분석하였다.