• 한국항공우주학회지
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• 제50권5호
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• pp.339-347
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• 2022

하이브리드 로켓의 후연소실(post chamber)은 액화된 연료의 추가적 연소를 유도하여 엔탈피 상승으로 이어지도록 한다. 후연소실이 있는 하이브리드 로켓에 파라핀 왁스를 연료로 사용하는 경우, 연소초기에만 비정상 연소 압력진동이 관찰된다. 본 연구는 비정상 연소 압력진동의 발생과 액적의 추가적 연소 사이의 상관관계를 확인하는 것을 목적으로 하고 있다. 이를 위해 후연소실 연소를 가시화하고 POD 기법을 활용한 이미지 분석을 수행하였다. 또한 모드 재구성을 통해 액적의 거동을 포함하고 있는 모드를 분리하여 비정상적인 연소압력의 진동과 액적의 연소 사이의 상관관계를 조사하였다. 일련의 실험에서는 후연소실로 유입되는 액화 연료량과 액적발생을 조절하여 비정상 연소압력 진동의 변화를 유도하였다. 실험결과에 의하면 파라핀 왁스의 연소 초기에만 관찰되는 비정상 연소압력 진동은 후연소실에서 발생하는 액적의 추가적인 연소가 그 발생원인임을 알 수 있다.

• 한국에너지공학회:학술대회논문집
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• 한국에너지공학회 2010년도 춘계학술 발표회
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• pp.59-63
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• 2010

토치 점화 장치의 연소 특성을 파악하기 위하여 7개의 각기 다른 토치 점화 장치를 설계하였다. 토치 점화장치의 오리피스 직경에 따른 특성을 파악하기 위하여, 토치 점화 장치의 체적과 높이는 고정하고, 오리피스 직경을 4mm에서 16mm까지 2mm씩 증가시키며 실험하였다. 초기 화염 생성 및 전파는 질량 연소율과 연소 촉진율로 분석하였다. 질량 연소율과 연소 촉진율을 계산하기 위하여 정적 연소실 내의 평균 압력을 측정하였다. 또한 shadow graph법을 이용하여, 초기 화염 생성과 화염 전파과정 전 영역을 가시화하였다. 토치 점화 장치를 사용한 경우에는 일반적인 스파크 점화와 비교하여 질량 연소율의 기울기가 증가하였고, 연소 촉진율도 개선된것을 확인하였다. 또한 가시화된 이미지를 확인한 결과 토치 점화 장치를 사용하면 초기 화염 발달 단계에서 화염이 난류 화염으로 천이되어 연소가 촉진된것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권4호
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• pp.11-17
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• 2011

가스터빈 연소기의 화염 특성을 알기 위하여 분할 연소기 시험을 수행하였다. 점화시험은 여러 가지 연소기 유입 공기속도와 공기과잉율에 따라 토치 점화장치를 이용하여 수행되었다. 또한, 연료를 충분히 공급한 상태에서 점화를 수행한 후 점차 연료량을 감소시켜가며 희박연소한계를 측정하였다. 실험결과, 공기과잉율 6에서 안정한 점화를 보였고 이 값은 연소기 공기 유입속도에 따라 점점 증가함을 보였다. 최소 실화한계는 연소기 공기 유입속도 40 m/s 에서 약 4였고, 이 값은 연소기 공기유입속도에 따라 약 10까지 증가함을 보였다. 화염특성 시험결과, 화염안정성은 연소기 유입속도가 커질수록 희박화염소실한계는 넓어짐을 알 수 있었고, 연소기 유입 공기속도가 약 65 m/s 에서 가장 큰 화염소실 한계를 보였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.153-159
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• 2010

가스터빈 연소기의 화염 특성을 알기 위하여 분할 연소기 시험을 수행하였다. 점화시험은 여러 가지 연소기 유입 공기속도와 공기과잉율에 따라 토치 점화장치를 이용하여 수행되었다. 또한, 연료를 충분히 공급한 상태에서 점화를 수행한 후 점차 연료량을 감소시켜가며 희박연소한계를 측정하였다. 실험 결과, 공기과잉율 6에서 안정한 점화를 보였고 이 값은 연소기 공기 유입속도에 따라 점점 증가함을 보였다. 최소 실화한계는 연소기 공기 유입속도 40 m/s에서 약 4였고, 이 값은 연소기 공기유입속도에 따라 약 10까지 증가함을 보였다. 화염특성 시험결과, 화염안정성은 연소기 유입속도가 커질수록 희박화염소실한계는 넓어짐을 알 수 있었고, 연소기 유입 공기속도가 약 65 m/s에서 가장 큰 화염소실한계를 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권3호
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• pp.221-228
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• 2013

분무유도식 DISI엔진의 성층연소운전조건에서 분무 및 화염특성에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 연소가시화를 통하여 성층연소 DISI의 연소는 희박 예혼합 연소와 확산연소의 성격을 모두 가지고 있는 것으로 확인되었다. 분사시기에 따른 혼합기 형성특성이 연소의 특성을 결정하는 중요한 인자임을 관찰하였다. 분무와 혼합기 가시화를 통해 낮은 분위기압에서의 over-mixing, 높은 분위기압에서의 under-mixing이 발생하는 것을 확인하였으며 이러한 혼합기 형성과정의 결과에 따라 화염특성, 연소효율 등의 연소특성이 결정되는 것을 살펴볼 수 있었다. 또한, NOx, IMEP도 분사시기에 따른 경향성을 보였으며, 분사시기에 따른 연소상의 변화에 의한 영향임을 확인하였다.

• 한국가시화정보학회지
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• 제9권1호
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• pp.42-48
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• 2011

Six different size of torch-ignition device were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The torch-ignition device was designed for six different volumes and same orifice size. The combustion pressures were measured to calculate the mass burn fraction and combustion enhancement rate. In addition, the flame propagations were visualized by shadowgraph method for the qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass burn fraction were increased when using the torch ignition device. And the combustion duration were decreased. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition induced faster burn than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage. Finally, the initial flame propagation was affected by torch-ignition volume.

• 한국가시화정보학회지
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• 제8권1호
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• pp.19-24
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• 2010

Five different size of orifice were applied in a constant volume combustion chamber for evaluating the effects of torch-ignition on combustion. The initial flame development and flame propagation were analyzed by the mass burned fraction and combustion enhancement rate. The combustion pressures were measured to calculate the mass burned fractions and the combustion enhancement rates. In addition, the flame propagations were visualized by the shadowgraph method for the qualitative comparison. The result showed that the combustion pressure and mass burned fraction were increased when using the torch-ignition device. The combustion enhancement rates of torch-ignition cases were improved in comparison with conventional spark ignition. Finally, the visualization results showed that the torch-ignition induced faster burn than conventional spark ignition due to the earlier transition to turbulent flame and larger flame surface, during the initial stage.

• 한국추진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.1-10
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• 2013

본 연구에서는 다이아프램이 설치된 하이브리드 로켓 모터에서 발생하는 큰 압력진동의 가진 요인을 분석하였다. 다이아프램 유 무와 다이아프램 직경, 산화제 유량, 연료 길이 등의 다양한 실험조건을 고려하여 하이브리드 로켓 모터 추진시험을 수행하였고, 하이브리드 로켓 모터 가시화 장치를 이용하여 다이아프램이 삽입된 연소기의 내부 연소장을 가시화 하였다. 이러한 실험을 통해 주요 연소실 압력 가진 요인은 hole-tone인 것으로 판단되고, hole-tone 모델로 예측한 주파수와 추진 시험을 통해 획득한 주요 압력진동 주파수가 잘 일치함을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.11-18
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• 2014

아산화질소/에탄올 추진제 조합을 사용하는 50 N급 추력기 분사기 인접부에서 shadowgraph 기법을 사용하여 연소 유동장을 가시화하였다. 설계 작동조건에서 폭발성 점화가 일어났으며, 급격히 팽창하는 연소가스에 의해 순간적으로 소염되는 현상이 관찰되었다. 최초 점화로부터 약 83 ms 뒤 추진제 분무는 재점화 되었으며, 그로부터 약 23 ms 후 화염이 안정화되는 것이 관찰되었다. 동일한 시퀀스에서 설계 조건보다 산화제 유량을 증가시킨 경우, 소염 현상 없이 완만한 연소 압력 과도 특성을 보였으며 최초 점화로부터 약 17 ms이내에 화염 안정화가 이루어졌다. 이는 점화 직전의 연소기 내부 미연 추진제 혼합 향상에 의한 것으로 생각되었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제43권8호
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• pp.677-683
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• 2015

하이브리드 로켓은 특정한 연소조건에서 10~30Hz 저주파수 연소불안정이 나타난다. 후연소실의 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 발생과 직접적인 관련이 있는 것으로 판단되며, 이를 확인하기 위하여 발광하는 연소가스의 후연소실 내부유동을 직접 촬영하여 광도 분석과 유동 가시화를 시도하였다. 저주파수 연소불안정이 발생하면 일정한 주기(~18Hz)를 갖는 광도 변화가 나타났으며, 압력교란(p')의 위상(phase)이 거의 일치하고 있어 비-음향 불안정임에도 불구하고 압력과 연소교란이 상호 간섭하고 있음을 확인하였다. POD에 의한 유동 모드 분석결과 안정한 연소가 발생하면 후연소실 유동은 공간적으로 상하 대칭 모드 형태를 이루지만 불안정 연소에서는 수직방향 경사각을 이루는 대칭축을 중심으로 변화하는 유동모드가 나타난다. 특히 3번 모드는 불안정 연소가 발생하는 경우에만 나타나는 유동 모드이다. 불안정 연소가 발생하는 경우에 수직선을 대칭으로 변하는 모드가 나타나는 것은 저주파수 연소불안정이 발생할 때 와류 흘림인 것으로 판단할 수 있다.