• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.72-76
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• 2010

초저온 추진제를 사용하는 액체로켓용 인젝터의 개발을 위해서는 수류시험과 더불어, 연소시험을 통한 성능검증, 점화 cyclogram의 최적화 및 내부연소 유동장에 대한 열-유체역학적 특성에 대한 연구가 필요하다. 본 연구에서는 대학실험실 급에서 운용할 수 있는 범위의 가압식 초저온 추진제 공급 및 제어장치를 이용하여, LOX-$GCH_4$를 추진제로 하는 동축형 스월 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 점화 cyclogram 최적화를 통해 O/F ratio 약 2.80, 총질량유량 약 0.19 kg/s의 LOX-$GCH_4$ 추진제를 점화 및 연소시켰고, 연소실 압력은 1.43 MPa, 추력은 38.7kgf으로 측정되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권4호
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• pp.21-27
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• 2019

연소가스에 의한 내압 조건에서 필라멘트 와인딩 공법으로 제작되는 복합재 연소관은 돔에서 구조적으로 취약해진다. 본 논문에서는 압력분포비(PDR) 변화에 따른 복합재 돔의 파열압력을 비교하기 위해 유한 요소 해석을 수행하였다. 돔 내/외면 응력, 금속 보스 체적을 산출함으로써, 정량적으로 복합재 연소관의 성능을 비교하였다. 그 결과, PDR 2.5-3.0에서 파손 모드의 임계점이 존재함을 확인하였다. PDR 2.5-3.5 설계는 연소관 파열압력의 변동 없이 금속 보스 무게 감량이 가능하며, 돔 형상 및 오프닝 크기에 대해 설계 기준값이 변경되므로 해석 및 시험을 통한 규명이 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.88-94
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• 2002

고압의 불활성 기체를 이용하여 엔진에 추진제를 공급하는 액체로켓의 경우, 추진제 탱크의 압력은 정상연소상태의 연소압을 기준으로 하여 설계한다. 그러나 연소초기의 연소실 압력은 대기압 상태이므로 과도한 유량이 공급되어 이로 인해 hard-start가 발생하며, 최악의 경우 엔진의 파손을 가져온다. 본 연구에서는 이러한 문제를 해결하고 안정된 연소를 위하여 개선된 추진제 공급시스템을 제안하며, 이는 실제 연소실험을 통해 그 성능을 규명 하였다. 이 공습시스템은 연소 초기 및 연소 중의 일정한 유량공급을 위해 Cavitating Venturi를 사용하는 시스템이다. Cavitating Venturi는 오직 공급압력에 의해서만 유량이 결정되며, 출구압력에 영향을 받지 않으므로 연소 초기는 물론이고, 연소 중 이상 연소에 의해 연소압이 떨어져도 설계치 이상의 유량이 공급되지 않는다. 본 실험을 통해서 Cavitating Venturi의 설계 영역에서의 유량에 대한 안정성이 입증되었기 때문에, Cavitating Venturi는 액체로켓 이외의 압력강하량 변화가 큰 시스템에서 매우 효과적일 것이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 춘계학술대회 초록집
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• pp.207.2-207.2
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• 2010

자원자원의 절약과 재활용 촉진에 관한 법률에 폐기물 고형연료에 관한 조항 등 폐기물 고형연료에 관한 제반 규정이 도임된 2006년 이후 폐기물 고형연료 에너지화에 대한 관심이 크게 대두되고 정부 및 산업계의 사업추진이 활발하게 진행되어 오고 있다. 본 연구는 국내에서 최초로 RDF를 전용으로 연소하는 pilot plant급 순환유동층 보일러를 제작 건설하고 RDF 연료를 연소하여 성능특성과 운전특성을 연구 분석한 것이다. 연구 과정에서 8ton/h급 순환유동층 보일러를 독자적으로 설계하고 건설하였으며, 건설 전 과정을 연구진이 감리하고 관리하였다. 보일러의 스팀사양은 $450^{\circ}C$와 38ata로 하였다. 또한 시운전 및 정상운전을 위한 운전체계를 자체적으로 수립하였다. 설치된 보일러는 장시간의 운전과 반복 실험을 통해 상용 규모 보일러의 설계 자료를 확보하였다. 운전특성을 파악하기 위하여 국내에서 생산되는 RPF와 RDF 각 일종을 입수하여 연소실험을 수행하고 그 특성 자료를 비교하였다. 폐기물 고형연료는 순환유동층 보일러에서 뛰어난 연소 특성을 나타내었으며 배연특성도 양호하였다. 성형된 RDF는 장기간의 운전에서도 안정적인 연소특성을 나타내었다. 다만 HCl의 배출 특성은 환경 규제치를 넘어 섰으며 별도의 배가스 처리기술을 적용하여 환경기준을 맞출 수 있었다. 본 연구 결과를 토대로 60ton/h급 상용규모 RDF 전용 순환유동층 보일러를 설계하였다. 보일러의 용량은 10MWe 발전과 12ton/h 증기 공급에 적합한 규모로 산업체나 지역난방용 열병합 보일러에 적합한 사양이다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2010년도 추계학술대회 초록집
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• pp.81.2-81.2
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• 2010

고체 산화물 연료전지(SOFC) 시스템은 스택과 기계적 주변 장치인 MBOP(Mechanical Balance of Plant), 그리고 전기적 주변장치인 EBOP(Electrical Balance of Plant)로 구성되어있다. SOFC는 일반적으로 $700^{\circ}C$ 이상의 고온에서 작동되기 때문에 효율적인 열 이용 및 열 관리가 중요하다. SOFC 시스템의 MBOP에는 상온의 연료가스들을 고온으로 가열하여 스택에 유입 시기키 위한 열교환기 및 촉매연소기 등의 장치들이 필요하며, 효율적인 열관리를 위해서는 고온에서 작동하는 장치들을 한곳에 통합하여 구성하는 것이 필수적이다. 본 연구에서는 SOFC 시스템의 MBOP(Mechanical Balance of Pant) 중 고온부에 해당하는 촉매연소기, 열교환기 및 스택이 통합된 스택 모듈을 제작에 앞서 개념 검증을 위해 열교환기 및 촉매연소기로 이루어진 프로토타입(prototype)의 SOFC 모듈평가 장치를 제작하였다. 열교환기는 Plate형으로 총 6개로 구성되어 있으며, 연료극과 공기극 가스라인에 각각 3개씩 배치하여 스택에 유입되는 연료 및 공기가 촉매연소기에서 나오는 고온의 배가스와 열교환되어 가열되도록 구성하였다. 촉매연소기는 honeycomb 타입의 촉매를 사용하였고, 촉매연소기로 유입되는 연료극 배가스와 공기의 균일혼합과 hot spot을 방지하기 위한 장치를 삽입하여 제작하였다. 제작된 SOFC 모듈평가장치는 시운전을 통해 각 장치의 성능 확인 후 반응면적이 $20{\times}20cm^2$ 인 단전지를 적층하여 연계 운전을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.61-65
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• 2005

HTPB/AP의 성능을 이론적 계산에 의해 분석한 결과, Zr 함유 추진제는 Al 추진제보다 비추력이 낮은 데 이는 화염온도가 낮고. Zr 산화물의 분자량이 크기 때문이었다. HTPB/AP/Zr 추진제에서 Zr의 입도가 작을수록 연소속도가 증가하며, 입도가 작은 $2{\mu}m$ Zr은 함량이 증가할수록 금속화염으로부터 연소표면으로 전달되는 열량이 증가하여 연소 속도가 빨라지는 것으로 나타났다. 150nm 크기의 Al을 HTPB/AP/Zr 추진제에 적용하면 연소 속도가 증가하지만, 연소속도 증진 효과가 매우 좋은 Butacene 및 $1{\mu}m$ AP가 함께 함유된 추진제에서는 AP의 입도 분포의 영향에 의해 nano Al으로 인하여 연소속도가 감소할 수도 있다는 것을 알게 되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.95-101
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• 2004

보론 카바이드를 함유한 고체연료 그레인을 사용하여 당량비와 공기 질량 유속에 따라 연소 효율이 어떻게 변하는가를 조사하였다. 연소 효율은 당량비의 증가 방향과 질량유속 감소 방향에 따라서 증가하였다. 높은 흡입온도가 높은 연소 효율을 보이는데 이는 확산 영역에서 큰 보론 입자들의 연소 증진 결과이다. 재순환 영역으로 주로 이루어진 짧은 그레인에서는 큰 보론 입자의 형성으로 연소 효율은 감소하고 있다. 흡입 온도에 따라 증가하는 연소 효율은 흡입온도 증가에 따라 일반적으로 열역학적 사이클의 효율이 감소하는 것과는 상반되는 방향이나 실험적 결과를 해석할 때 합당한 결과로 나타나고 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.73-77
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• 2003

액체 로켓엔진 개발과정에서 수행되는 여러 가지 시험 중 연소 안정성 평가 시험을 통해, KSR-III 로켓엔진의 연소 안정성을 평가하였다. 안정성 평가시험에서, 엔진이 외부 교란에 의한 압력 진통을 감쇠시켜 본래의 안정한 연소로 회복되는 경우, 그 엔진은 연소 안정화 능력을 가지고 있다고 판정할 수 있다. 로켓엔진은, 교란의 크기를 예측하기 어려운 외부 섭동에 노출될 수 있으므로, 엔진의 연소 안정화 가능 여부를 확인하는 것과 더불어 엔진이 갖고 있는 연소 안정화 능력을 정량화하여 파악하는 작업이 필요하다. 이를 위해 몇 가지 인자를 도입하였고, 이를 평가하는 방법을 검토하였다. 성공적으로 완료된 KSR-III 로켓개발과정에서 로켓엔진의 안정성 확보를 위해 5회의 안정성 평가 시험이 수행되었다. 이를 토대로, 앞서 언급한 안정화 능력의 정량화 방법을 KSR-III 엔진에 적용하여 그 엔진의 안정화 성능을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권1호
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• pp.18-24
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• 2015

흡입 공기 온도가 연소 효율에 미치는 효과를 조사하기 위하여, 보론 카바이드가 충전된 그레인을 사용하여 실험을 수행하였다. 시험 결과 무차원화한 연소 효율은, 보론 입자의 증가된 연소 결과로 흡입 공기 온도가 올라감에 따라 증가하였다. 연소 효율은 증가하고 있지만, 반-실험적 방법에 의한 전반적인 효율은 온도가 올라감에 따라 감소하고 있다. 열입력 매개 변수와 연소실 마하 수를 변수로 브레이튼 사이클을 적용하여 분석하였으며 이들 두 인자가 성능에 여향을 미치고 있고, 실험 결과에서도 같은 추세를 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.128-132
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• 2009

2차 연료 분사장치를 이용한 연구용 연소기의 연소불안정 능동 제어장치를 설계하였다. Cambridge Combustor 모델을 이용하여 제어 가능함을 보였고, 적용한 적응제어 알고리즘에 대한 제어장치의 요구조건을 도출하였다. 적응제어 법칙을 구현하기 위하여 주파수 추정기가 가져야 할 성능과 연료제어 밸브의 주파수 대역에 대하여 제어장치를 이용하여 실험적으로 검증하였다. 시험 결과 대역폭 150Hz 이하의 연소 불안정 모드에 대하여 귀환제어 방식의 연소불안정 능동제어기로 사용 가능함을 보였다.