• 한국추진공학회지
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• 제26권1호
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• pp.88-97
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• 2022

본 연구에서는 직접 연결식 초음속 연소기의 지상 시험 장치에 고온, 고압 공기 공급을 위한 연소식 공기 가열기를 설계 및 제작하였으며, 목표 설계점 만족 여부를 검증하기 위한 실험을 수행하였다. 연소식 공기 가열기 노즐 출구의 상부 경계, 하부 경계 및 중앙에 쐐기를 설치하여 마하수가 2.0 수준을 만족하는 것을 확인하였으며, 연소실 내부 압력 또한 설계점과 비교하여 만족할만한 수준으로 나타났다. 온도의 경우 열전대의 노출되는 정도와 느린 응답 특성에 의해 측정된 온도의 편차가 크게 나타났다. 이후 연소식 공기 가열기 후방에 격리부를 연결하고 동일한 방법으로 마하수를 측정하였으며, 격리부 출구 중앙의 마하수는 1.8~1.9 정도로 소폭 감소하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.301-303
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• 2017

본 연구는 고온 고압의 연소식 공기가열기의 성능시험에 대한 것이다. 약 2000K의 고온 공기를 공급 할 수 있는 연소식 공기가열기를 설계하여 성능시험을 진행 중이다. 설계된 공기가열기는 메탄, 산소, 공기를 사용하며, 믹싱헤드면의 냉각을 혼합되는 공기를 이용한다. 따라서 고온의 화염에 안정적인 내열특성을 갖도록 설계되어야 하며, 시험을 통해 이를 확인하여야 한다. 본 논문에서는 시험 결과의 일부를 통해 연소식 공기가열기의 성능시험을 고찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.115-118
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• 2010

공기 가열 장치는 크게 연소식과 열교환식 2가지가 있으며, 본 논문은 공기를 오염시키지 않은 열교환 방식인 청정 공기 가열 장치의 설계 방법을 기술하였다. 가열 장치는 크게 연소기 (Burner), 가열로 (Furnace), 열교환기 (Heat Exchanger), 배기구로 구성되어 되며, 가열되는 공기 유량과 입/출구 온도값으로부터 가열원인 연소기의 열용량과 연소기 연료인 LNG의 소요량을 구한다. 열교환기 내부에서 연소기의 뜨거운 연소가스와 가열되는 차가운 공기간의 열매체를 통한 간접 열교환이 이루어지므로, 가열되는 공기의 입/출구 온도에서 열교환기의 용량, 크기, 작동 최대 온도를 얻을 수 있게 된다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권5호
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• pp.90-98
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• 2016

극초음속 공기 흡입 추진기관의 지상 시험 시 추진기관의 고속 비행 조건을 모의하기 위해 고온 공기를 공급할 수 있는 고온 공기 가열기가 필요하다. 본 논문에서는 다양한 고온 가열기들을 조사하여 유형별로 정리하고, 장단점을 비교하였다. 가열기는 크게 유동장 내 연소 가열기, 아크 가열기, 축열식 가열기, 열교환식 가열기 4종류로 분류할 수 있었으며, 각각의 장단점이 다양하므로 목적에 맞게 가열기를 선정하여야 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.349-352
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• 2010

본 연구는 스크램젯의 연소특성 연구 및 스크램젯 엔진의 지상연소시험의 필수 장비인 공기가열기의 개념 연구에 대한 것이다. 공기가열기는 스크램젯의 흡입구나 연소실로 고온의 공기를 공급하기 위한 다양한 방법 중 하나이며, 고온의 연소가스와 실제 공기에 보다 유사한 혼합기체(혼합공기)를 얻을 수 있는 연료를 사용하여야 한다. 본 연구에서는 이러한 형식을 갖는 외국의 공기가열기를 조사하고, 스크램젯 비행체를 개발하기 위한, 액화천연가스(CH4)와 수소를 연료로 사용하는 공기가열기의 인젝터를 개념 설계하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권4호
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• pp.68-75
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• 2018

본 연구는 설계된 고온 고압 연소식 공기가열기의 성능을 확인하기 위한 성능시험과 그 결과분석에 대한 것이다. 총 4가지의 시험조건에 대한 시험과 3가지 조건에 대한 레이크 측정 시험이 수행되었다. 성능시험결과 목표 온도와 공급 유량조건을 모두 만족하였으며, 최대 공급온도 2000 K, 최대 연소압력 40 bar의 조건을 만족하였다. 공급된 메탄의 유량은 이론값보다 최대 36% 증가하였으며, 측정된 온도는 이론적으로 계산된 온도보다 최대 19.6%의 차이를 보였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권11호
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• pp.889-902
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• 2020

본 연구에서는 직접 연결식 초음속 연소기에서 설계점을 만족하는 초음속 유동의 형성유무 및 안정화 소요시간을 확인하기 위한 수치해석이 수행되었다. 이를 위하여 연소식 공기 가열기 하류의 고압 유동이 초음속 연소기로 전파되며 초음속 유동장을 형성해가는 과정을 살펴보았다. 압력 및 온도 분석을 통해, 초음속 유동장이 설계점인 마하수 2.0, 1,000 K을 만족하며, 최소 4.0 ms의 안정화 시간이 필요함을 확인하였다. 따라서 초음속 연소시험에서 연료분사 이전에 유동 안정화에 필요한 시간을 고려해야 함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.447-450
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• 2010

$CH_4-O_2$ vitiated 공기가열기에서의 유동 오염도 분석을 위해 가열기 및 노즐 영역에 대한 평형 및 평형 유동장 계산을 수행하였다. 유동장은 일차원 비점성 유동으로 가정하였으며 계산 결과는 측정값과 비교하였다. 연구결과 연소 지연이나 중단 현상에 영향을 주는 오염원으로써 NO 성분의 존재를 파악하기 위해서는 비평형 유동장 계산이 고려되어야 함을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.290-293
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• 2017

스크램젯 엔진용 초음속 연소기 연구를 위한 직결형, 연속식 연소 시험 설비를 개발하였다. 비행체 속도 마하 5, 연소기 입구 유속 마하 2를 가정하고, 시험 대상 연소기의 유로 단면은 높이 32 mm, 폭 70 mm로 가정하여 설비 요구 조건을 결정하였다. 이에 따라 설비는 유동 전압력 548 kPaA, 전온도 1,320 K, 유량 0.776 kg/s로 설계하였다. 설비는 터보형 압축기, 전기 가열기 및 연소식 가열기와 그 하류에 유동 가속을 위해 장착한 마하 2의 2차원 노즐로 구성하였다. 노즐 상류에서 산소를 추가 공급하여 연소식 공기 가열에 의한 산소 감소를 보상하도록 하였다. 배기는 별도의 감압은 하지 않았다. 저압, 저유량에서의 시운전을 수행하였으며, 설계점 운전은 향후 계획 중에 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권3호
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• pp.207-215
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• 2020

소형 초음속 연소시험 장치 구축의 일부로서 형상 천이 노즐 설계 연구를 수행하였다. 원형의 연소식 공기가열기에 정사각형 단면의 초음속 연소기를 연결하기 위하여 MOC 설계기법을 이용하여 초음속 형상 천이 노즐의 면적변화를 산출하였다. 천이율을 조절하기 위하여 형상 천이 함수를 도입하였다. 3차원 전산유체 해석을 통한 경계층 보정과 함께 몇 가지 형상 천이 함수의 영향을 살펴보았다. 본 연구의 형상 천이 노즐에서는 일반적인 사각단면 노즐에서 모서리에 발생하는 압력구배에 의한 재순환영역과 이에 의한 노즐 벽 중심부의 경계층 발달이 비교적 작게 나타남을 확인하였다.