• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.43 no.7
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• pp.593-600
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• 2015

In this study, a combined hybrid rocket system is newly introduced which has characteristics of both gas generators and afterburner type hybrid rockets. In particular, a combined gas generator utilizing solid fuel and liquid/gas oxidizer was designed as a primary combustor of the system. Combustion tests were carried out with various equivalence ratio affected by parameters such as fuel length, oxidizer flow rate, fuel port diameter and fuel type. In general, fuel-rich gas generator produces low combustion gas temperature to meet the temperature requirement and the target temperature was transiently set less than 1600 K. Since it was found that controlling parameters showed limited effects on the change of equivalence ratio, mixture of $O_2$ and $N_2$ as an oxidizer was additionally introduced. As a result, a combined gas generator successfully produced combustion gas temperature of less than 1600 K Future studies will carry out more combustion tests to attain fuel-rich combustion gas temperature less than 1200 K, which was a temperature requirement of a gas generator system in the previous studies.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 2003.12a
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• pp.125-130
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• 2003

본 논문에서는 액체로켓엔진에서 터보펌프의 160kW급 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 인젝터, 물냉각 채널을 가진 연소실, torch ignitor, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 점화, 연소, 종료 등의 시험 cyclogram에 대해 언급하였다. 설계점에서의 연소시험 및 turbulence ring 장착여부, 연소실 길이 변화에 따른 연소시험의 결과들에 대해 기술하였다. 연소시험 결과 가스발생기는 설계점에서 안정된 작동성을 보여주었고, 연소압력 및 온도 등의 성능이 예측치에 근접하는 결과를 보여 주었다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4-6msec 정도에서의 잔류시간에서는 연소효율의 차이가 크지 않음을 알 수 있었다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 반응함을 알 수 있었다.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 1997.10a
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• pp.70-77
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• 1997

표면연소버너의 모재 중 최근 많은 관심을 끌고 있는 금속섬유를 이용한 LPG 및 COG의 연소특성을 파악하였다. 연소모드, 매트 표면온도분포, 공해물질 배출량, 버너 전후단 압력 손실을 측정한 결과, COG 연소시가 더 넓은 범위의 적열영역을 얻을 수 있었고, 매트의 평균 표면온도도 높았다. NOx 발생량은 100ppm 이하였고, 연소부하 50kcal/$ extrm{cm}^2$hr에서의 매트 전후단의 압력손실은 30mmH2O로 압력손실은 거의 없었다. 적열범위나 표면온도분포 등이 가스별로 약간의 차이를 보였으나, 매트의 종류에 크게 상관없이 안정연소를 달성할 수 있어 가스 특성이 상이한 각종 가스의 연소에 표면연소기술의 적용이 가능할 것이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1998.04a
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• pp.9-9
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• 1998

가스터빈 연소기의 난류유동장을 구성하는 기본적인 유동형태는 크게 밀폐관내의 돌연 확대를 가지는 동축제트, 선회유동, 그리고 연소공기공 및 회석공기공을 통해 연소실에 수직방향으로 유입되는 제트유동 등으로 분류할 수 있다. 실제 가스터빈 연소기내의 난류유동장을 수치해석하기 위해서는 임의의 형상을 갖는 3차원 유동장을 모사할 수 있는 수치해석법과 고차정확도를 유지하면서도 수렴안정성을 만족시키는 대류항 처리기법 등과 같은 수치모델의 개발이 선행되어야 하며, 이와 함께 복잡한 난류연소유동장을 정확히 묘사할 수 있는 난류모델 및 난류연소모델의 개발 및 검증이 가장 중요한 요인이 된다. 또한 가스터빈 연소기의 최적 설계는 넓은 작동구간에서 높은 효율, NOx 및 CO 배기량의 저감, 희박연소 가연한계의 확장, 연소계통에서의 낮은 압력강하, 낮은 연소벽면온도와 온도구배를 유지시키기 위한 공기에 의한 충분한 냉각 같은 서로 상충되는 설계조건을 만족해야 한다. 그리고, 이러한 상충된 연소설계조건들을 충족시키는 최적 연소기의 설계를 위해서는 실험적인 연구뿐만 아니라 연소기내의 물리적인 현상을 잘 반영할 수 있는 물리적 모델을 바탕으로 한 연소유동의 해석적인 연구를 필요로 한다. 본 연구에서는 원통형 가스터빈 연소기의 등온 및 연소유동장, 그리고 연소기와 연결되는 Scroll 내부의 난류유동장에 대한 수치해석을 수행하여 수치 및 물리모델의 예측능력을 검증하였고, 가스터빈 연소유동장 해석에 관련된 중요 논점들에 대하여 심도있게 분석하였다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.8 no.2
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• pp.10-17
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• 2004

The results of the combustion performance tests of gas generator which supplies hot gas into the turbine of turbo-pump for liquid rocket engine and uses LOx and kerosene as propellant are described. The gas generator consists of a injector head with F-O-F impinging injector, a water cooled combustion chamber, a gas torch igniter, a turbulence ring and an instrument ring. The effect of turbulence ring and combustion chamber length on performance of gas generator are investigated. The ignition and combustion at design point are stable and the pressure and gas temperature at gas generator exit meets the target. The turbulence ring installed at middle of chamber effectively mixes hot gas with cold gas and the effect of residence time of hot gas in gas generator on combustion efficiency is small. Test results show that the main parameter controlling the gas temperature at gas generator exit is overall O/F ratio.

• Journal of the Korea Organic Resources Recycling Association
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• v.18 no.1
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• pp.66-72
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• 2010

This study was done to analyze the condition of combustion exhaust gas that is produced according to incinerator operating condition in A area Kyonggido. The boiler exhaust gas temperature, the oxygen concentration of boiler, the outgassing temperature of Semi Drying Sorber(SDS), the temperature of catalytic reactor, the concentration of NOx, SOx, CO, Hcl and Dust were investigated by change the temperature of incinerator. The concentration of SOx, CO, HCL and DUST were below 5 ppm as increase the temperature of incinerator however the concentration of NOx was increased from 40 ppm to 70 ppm as increase the temperature of incinerator. The boiler exhaust gas temperature and the temperature of catalytic reactor were not changed however the oxygen concentration of boiler was decreased gradually as increase the temperature of incinerator.

• Aerospace Engineering and Technology
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• v.3 no.2
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• pp.81-90
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• 2004

This paper describes the results of combustion performance test of fuel-rich gas generator(GG) using LOx and kerosene as propellant at off-design conditions. The chamber pressure is thought to be a function of O/F ratio and total propellant mass flow rate. The test shows that the spatial temperature deviation at the exit of gas generator remains within 7.5K and that the average gas temperature at the exit is a function of propellant O/F ratio. The results of firing test of gas generator at off-design conditions, especially the relation between gas temperature and O/F ratio, can provide useful data for the design of future gas generator and for the development of low-O/F ratio reaction analysis code.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.151.2-151.2
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• 2012

터보펌프 구동에 사용된 가스발생기 생성가스를 연소기로 공급하여 주추력 발생에 사용하는 다단연소 사이클 로켓엔진은 고추력을 요하는 우주 발사체에 널리 사용되고 있다. 다단연소 사이클 로켓엔진에 사용되는 가스발생기를 예연소기라 부르며 케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 로켓엔진에는 산화제 과잉 예연소기가 사용된다. 예연소기는 터보펌프 구동을 목적으로 하기 때문에 예연소기 생성가스의 횡단면 온도분포는 터빈에 의해 제한되는 온도범위 내에서 균일하여야 하며 넓은 운전영역에서 안정적인 연소가 이루어져야 한다. 산화제 과잉 예연소기는 모든 추진제가 혼합헤드를 통해 분사되는 방식과 추진제를 혼합헤드와 연소실로 나누어 공급하는 방식이 있다. 기술검증을 위해 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 1차 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20MPa, 혼합비 60에서 작동하는 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 연소시험을 수행하였다. 혼합헤드에는 별도의 점화용 분사기 없이 전체 연료 분사기를 통해 점화용 연료인 TEA/TEB 혼합물을 분사하여 점화하였다. 추진제를 2단으로 공급할 수 있도록 고안된 가압식 연소시험 설비에서 10회, 누적 60초 이상의 연소시험이 성공적으로 수행되었다. 연소시험결과 넓은 작동영역에서 안정적 연소특성과 생성가스 온도 분포의 균일성을 확인할 수 있었다. 고온 고압의 산화제 과잉 예연소기 기술 확보를 통해 케로신/액체산소 다단연소 사이클 로켓엔진 개발을 위한 기술적 기반을 마련하였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2005.11a
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• pp.341-345
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• 2005

This paper is for the combustion characteristics of gas generator which drive 1.5MW-class turbo pump and runs in fuel-rich combustion regime with LOx/kerosene as propellant. The outline of development procedure of real scale high pressure gas generator is introduced and the relation between O/F ratio and outlet temperature and the molecular weight and specific heat ratio of combustion gas are described. The relation between O/F ratio and temperature is newly obtained at higher pressure and the molecular weight and specific heat ratio is modified and their validity is confirmed by the mass relation equation.

• Proceedings of the Korea Society for Energy Engineering kosee Conference
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• 2001.05a
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• pp.45-52
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• 2001

The study on the heat exchanger with catalytic combustion was performed as the development of the catalytic combustion applications. This study tried to achieve the both goals-the mixture preheating and the heat transfer to working fluid simultaneously by using the steady state catalytic combustion. The combustion characteristics were investigated with the quantitative, qualitative experimental variants of the mixture. In addition, the temperature distribution of catalytic layer was investigated to investigate the correlation between the combustion characteristics and the heat balance of the catalytic layer. As a result, the steady state reaction within the appropriate range of temperature is the critical factor in catalytic applications. To get this, the sensible control of both the mixture flow and the heat balance of catalytic layer were required.