• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.10a
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• pp.137-140
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• 2003

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2007.04a
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• pp.250-257
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• 2007

The development of aircraft engine requires a lot of time and cost to estimate system attributes such as performance, reliability, stability and life. A virtual engine test based on "Numerical test cell" can extremely reduce the time and cost for the development of a hardware by coupling multidisciplinary analyses. This paper presents the development activities of full engine simulation programs in U.S.A. and Europe. NASA Glenn research center of U.S.A. leads the development efforts of NPSS(Numerical Propulsion System Simulation) by assembling the existing codes and improving their functions. VIVACE (Value Improvement through a Virtual Aeronautical Collaborative Enterprise), a consortium of universities, research centers and companies in Europe is developing the PROOSIS(PRopulsion Object Oriented SImulation Software) by integrating the various programs of the institutes. The capability for the domestic development is also estimated by surveying the current status.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.37 no.3
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• pp.275-283
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• 2013

An injector that uses methane gas ($CH_4$) and liquid oxygen ($LO_x$) as propellants was designed to verify the combustion characteristics of an engine that uses methane, which is one of the next-generation propellants. A swirl/shear coaxial-type injector was used, and flow analysis was performed using Fluent to determine the main design parameters of the injector. A hydraulic test was performed to understand the atomization and spray pattern characteristics of the injector. Next, a combustion test was performed at the design point to understand the ignition and combustion stability. Additional combustion tests were performed according to the O/F ratio to investigate the combustion characteristics and stabilities using the characteristic exhaust velocity ($C^*$) and fluctuation of the chamber pressure. The experimental results showed that the combustion efficiency was greater than 90%, and the pressure fluctuation was lower than 2% under all conditions.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 2011.05a
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• pp.178.2-178.2
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• 2011

바이오디젤이란 식물성 기름, 동물성 지방, 폐식용유 등의 재생 가능한 자원을 촉매 존재 하에 알코올과 반응시켜 생성되는 에스테르 혼합물을 말하며 경유와 물성이 유사하므로 경유에 혼합하여 압축착화 방식인 디젤엔진에 사용할 수 있다. 그러나 바이오디젤은 경유에 비하여 탄소-탄소 간 이중결합을 가지고 있는 성분을 많이 함유하고 있기 때문에 공기에 의해 산화가 일어나기 쉽다. 일반적으로 폐놀계 향산화제인 t-buthylhydroquinone(TBHQ)를 사용하여 산화안정성을 향상시키나 국내에서 사용되는 산화방지제는 전량 수입에 의존하고 있어 제품 개발에 의한 국산화가 시급한 실정이다. 본 연구에서는 폐유지로부터 생산한 바이오디젤의 산화안정성 향상을 위하여 폐놀 및 아민계 등의 산화방지제를 합성하여 바이오디젤에 적용하였으며, 다양한 물성시험방법을 적용하여 석유 및 석유대체연료 사업법에서 규정하는 바이오디젤의 품질기준을 확인하였다. 또한 EN 14112 바이오디젤 산화안정성 시험방법으로 폐놀 및 아민계 등의 산화안정성을 확인하였다. 본 연구는 산학연 공동기술개발 1차년도 사업으로 한국화학연구원과 공동으로 수행하였으며, 산화방지제 적용평가를 통해 우수한 제품을 선정하여 2차년도에는 차량 테스트를 통해 연료 첨가제로서의 적합성을 검증할 예정이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.231-238
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• 2010

Combustion stability rating tests under condition low pressure of a 75-$ton_f$ liquid rocket engine(LRE) thrust chamber were carried out. Mixing head with decreased number of injectors than that of the other but with the same mass flow rate to the combustion chamber showed self-oscillation instability in chamber pressure of 30 bar. The other combustion chamber with increased number of injectors showed that high frequency combustion stability was maintained under condition of same pressure, but self-oscillation instability was generated in chamber pressure of 20 bar which can be considered as stability boundary region of this mixing head.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.11 no.5
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• pp.37-50
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• 2007

This study investigated the characteristics of spray generated by a liquid coaxial swirl injector used in a combustor of the liquid rocket engine. The linear stability analysis considered long and short wave was introduced in liquid sheet breakup. Through the hydrodynamic analysis the initial liquid sheet thickness spray angle and injection velocity were predicted. To evaluate the effect of turbulence model standard $k-{\varepsilon}$ and RNC $k-{\varepsilon}$ model were applied to numerical calculation and it was known that RNC $k-{\varepsilon}$ model was more applicable to predict spray characteristics. On the basis of this evaluation validation of the developed model was performed with swirl injector installed in LPRE and the predicted results of breakup length, spray angle, and SMD agreed well with experiments qualitatively and quantitatively.

• Journal of Hydrogen and New Energy
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• v.27 no.1
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• pp.106-113
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• 2016

Lean burn engine, classified into port injection and direct injection, is recognized as a promising way to meet better fuel economy. Especially, LPG direct injection engine is becoming increasingly popular due to their potential for improved fuel economy and emissions. Also, LPDi engine has the advantages of higher power output, higher thermal efficiency, higher EGR tolerance due to the operation characteristics of increased volumetric efficiency, compression ratio and ultra-lean combustion scheme. However, LPDi engine has many difficulties to be solved, such as complexity of injection control mode (fuel injection timing, injection rate), fuel injection pressure, spark timing, unburned hydrocarbon and restricted power. This study is investigated to the influence of spark timing, fuel injection position and fuel injection rate on the combustion stability of LPDi engine. Piston shape is constituted the bowl type piston. The characteristics of combustion is analyzed with the variations of spark timing, fuel injection position and fuel injection rate (early injection, late injection) in a LPDi engine.

• Proceedings of the Korea Multimedia Society Conference
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• 2012.05a
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• pp.156-157
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• 2012

본 논문은 불꽃 점화 방식 엔진에서 차량의 주행상태에 따른 점화코일의 전류량을 측정하여 추가적인 전류를 공급하는 충전 전류제어 장치를 고안하였다. 점화 코일의 전류를 안정적으로 공급하고 과전류를 방지함으로써 차량 엔진의 출력 향상 및 효율적인 연소가 가능하도록 하였으며, 다이나모 장비를 이용하여 출력과 토크에 대한 성능평가를 하였다. 실험결과는 제안하는 장치의 유효성을 보여주었다.

• Proceedings of the Korean Society of Tribologists and Lubrication Engineers Conference
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• 1998.10a
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• pp.151-159
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• 1998

디젤 엔진의 푸쉬로드 타입의 밸브 트레인에서의 힘의 전달 과정을 기구학적 응용을 통하여 구하였다. 이러한 힘의 최종 전달 단계인 캠과 평판 종동물의 접촉에서의 작용하중과 상대 운동 속도를 계산하였고 접촉면에서의 유막 두께를 고체면의 탄성변형을 고려하여 계산하였다. 특히 탄성 유체 윤활의 해석을 하는데 있어서 안정성과 수렴성이 우수한 멀티그리드 멀티레벨 기법을 사용하였으며 동하중 상태를 고려하여 유막 두께를 계산하고 기존의 정상상태의 해석해와 비교하였다.