• 한국항공우주학회지
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• 제43권7호
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• pp.593-600
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• 2015

본 논문은 하이브리드 로켓 성능향상을 위하여 가스발생기형과 후방 연소형 개념을 결합한 혼합형 하이브리드 로켓을 제안하고 있다. 특히 고체 추진제를 사용하는 기존의 가스발생기와 달리, 고체연료와 액체/기체 산화제를 적용한 혼합식 가스발생기를 제안하였으며 혼합식 가스발생기의 연료과농 연소특성을 확인하기 위하여 연료 길이, 산화제 유량, 연료 내경 그리고 연료 종류를 변화하며 연소가스 온도 변화를 측정하였다. 그러나 이들 인자 변화에 의한 온도변화가 매우 제한적이므로 또 다른 인자로 $O_2$와 $N_2$를 혼합한 혼합산화제를 사용하였다. 이때 가스발생기의 연소가스 온도의 요구조건은 1600 K이하로 설정하였으며 연소 시험에서 혼합식 가스발생기는 온도조건을 만족하는 연료과농 연소가스가 생성되었음을 확인하였다. 그러나 온도에 따른 검댕의 발생특성과 다른 이전 연구들에서 제시하는 가스발생기 연소가스 온도 요구조건이 1200 K이하임을 고려할 때, 최종적으로 이 조건을 만족하는 연료과농 연소가스를 생성할 계획이다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 대한연소학회 2003년도 제27회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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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.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 1997년도 추계학술발표회 논문집
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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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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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.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.10-17
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• 2004

본 논문에서는 액체로켓엔진용 160 kW급 터보펌프의 터빈을 구동하고, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 연료 과잉 가스발생기의 설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 충돌형 F-O-F 분사기로 구성된 헤드부, 물냉각 채널 연소실, torch igniter, turbulence ring 그리고 측정 링을 갖는 가스발생기에 대해 기술하였고, 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 성능은 예측치에 근접하는 결과였다. Turbulence ring은 출구에서의 가스온도를 균일하게 분포시켜 효과적인 혼합 장치임을 보여 주었고, 4∼6msec 정도에서의 연소가스 잔류시간은 연소효율에 큰 영향을 주지 않았다. 가스발생기 출구에서의 온도는 공급되는 추진제의 O/F ratio에 따라 매우 민감하게 변화하였다.

• 유기물자원화
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• 제18권1호
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• pp.66-72
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• 2010

본 연구는 경기도 A지역 자원회수시설에서 연소온도의 변화에 따른 NOx, SOx, CO, HCL, DUST의 발생변화와 보일러 배출가스 온도, 보일러 출구산소 농도, 반건식 반응탑 출구온도, 촉매탑온도, 배출가스 온도의 변화를 분석하였다. SOx, CO, Hcl, DUST는 자원회수시설 내의 연소온도가 상승함에 따라 거의 5 ppm 미만의 일정한 값을 유지한 반면 NOx 는 40 ppm에서 70 ppm으로 증가하는 추세였다. 한편 보일러 배출가스 온도와 촉매탑 온도는 일정치를 유지하였으나 보일러 출구의 산소농도는 조금씩 감소하는 결과를 나타내었다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.81-90
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• 2004

액체로켓엔진에서 터보펌프의 160kW급 터빈 구동용의, 액체산소와 케로신을 추진제로 사용하는 가스발생기의 탈설계점 연소성능시험 결과에 대해 논의하였다. 가스발생기의 탈설계점 연소시험에서 연소압력은 O/F비와 추진제 공급유량의 함수로 나타나는데, 출구 온도편차는 turbulence ring이 있는 경우 ±7.5K 이내로 매우 균일한 공간적 온도분포임을 확인하였다. 각각의 탈설계점 연소시험에서 가스발생기 출구 온도는 가스발생기로 공급되는 추진제의 O/F 비의 함수로 나타낼 수 있었다. 본 가스발생기의 탈설계점 연소시험 결과, 특히 가스발생기의 혼합비와 가스온도와의 관계는 향후 개발되어질 가스발생기 설계나 저혼합비 연소해석 코드를 작성 시 매우 유용하게 사용되어질 것이다.

• 천문학회보
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• 제37권2호
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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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.341-345
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• 2005

본 논문은 액체로켓엔진용의 약 1.5MW급 터빈을 구동할 수 있고, 액체산소와 케로신을 추진제로 하는 연료과잉 영역에서 작동하는 실물형 가스발생기의 고압연소특성에 대한 것이다. 실물형 가스발생기 개발과정의 개략적인 과정, 연소시험 결과 분석에 따른 혼합비와 온도관계식, 연소가스의 물성치인 분자량 및 비열비 등에 대한 내용을 기술하였다. 혼합비에 따른 온도관계식을 고압에서 새롭게 얻을 수 있었으며 연소가스의 분자량 및 비열비를 수정하고 유량관계식을 통해 이들의 타당성을 확인하였다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2001년도 춘계 학술발표회 논문집
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• pp.45-52
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• 2001

촉매연소의 응용기기 개발을 위한 연구의 일환으로, 촉매연소가 도입된 열교환기에 대한 연소특성을 분석하였다. 정상상태에서 촉매연소를 이용한 혼합가스의 예열과 가열매체에 대한 열 공급이 동시에 이루어지도록 장치를 구성하고, 특성실험을 수행하였다. 혼합가스의 예열온도, 유속, 당량비 등에 대한 연소특성을 분석하고, 촉매 층의 온도분포에 따른 연소특성도 살펴보았다. 제한된 온도범위 내에서 연소반응이 정상상태에 도달되는 것은 촉매연소 기기 개발에 매우 중용한 요소이며, 이를 위해서 혼합가스의 예열온도, 유속 당량비 등이 일정한 범위에서 제어되어야 하고, 촉매 층의 열평형이 이루어져야 됨을 알았다.