• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.10-16
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• 2012

지상연소시험용 추력기 노즐의 성능해석을 위하여 노즐유동 특성 및 플룸 구조를 해석한다. 2차원 축소확대 노즐유동을 해석하고, 이를 실험값과 비교하여 해석기법 검증 및 난류모델 선정을 수행한다. k-${\omega}$ SST 난류모델을 사용한 Reynolds-averaged Navier-Stokes 방정식으로 2차원 축대칭 지상연소시험용 노즐을 해석한 결과, 초기 설계된 노즐내부에서 충격파 및 유동박리에 의한 성능저하가 관찰되었다. 이에 노즐 확대부분의 형상을 수정하여 성능 향상을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권9호
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• pp.781-788
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• 2012

공개소스 전산유체 해석 라이브러리인 OpenFOAM을 이용하여 액체 로켓 연소기의 산화제 매니폴드 내 유동 해석을 수행하였다. 정상 상태의 비압축성 난류 유동 해석을 통하여 분사기 차압 모사를 위한 다공성 매질 영역이 포함된 복잡한 3차원 형상에 대한 유동해석에 있어서의 OpenFOAM 적용 가능성을 평가하였다. 향후 로켓 연소장치 내의 주요 물리적 현상을 포함한 보다 다양한 해석 사례에 대한 평가를 수행함으로써 설계 평가 및 해석 도구로서의 OpenFOAM의 유용성 및 적용 범위를 확인/확대해나갈 계획이다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.96-96
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• 2003

우주발사체라 함은 지구상의 물체를 우주, 즉 지구의 중력이 영향을 미치지 못하는 대기권 밖으로 운반하는 수단을 말한다. 이를 위해 다양한 추진방식이 제안되었고 연구되고 있으나 현재까지 실용화 된 것은 화학연료를 연소시킴으로 인해 발생하는 추진력으로 지구 중력을 이겨내는 방식이다. 또한 발사체 구성에서 추진기관분야는 전체 성능을 좌우할 정도로 큰 비중을 차지하고 있다. 따라서 이에 대한 최적화 및 성능 검증은 필수적이다. 추진기관에 대한 성능 검증기법은 우주발사체 기술이 발달해 옴에 따라 해석적 방법, 비 연소 모사시험 등 다양하게 제시되고 있으나, 우주발사체용 추진기관의 연소현상을 예측 및 모사하는 것이 쉽지 않고 구축된 데이터가 적기 때문에 발사체 개발 단계의 최종 검증 차원에서 연소시험을 실시하는 것이 일반적이다. 한국 최초의 우주발사체라 평가되고 있는 KSR-III 로켓의 경우에도 다양한 해석기법과 모사시험을 통해서 성능 예측을 하였으나, 역시 최종 성능 검증을 위해 10여회의 연소시험을 실시하였다. 본 논문을 통해 저자는 KSR-III 개발과정에서 수행된 10회의 연소시험의 수행 과정과 결과를 기술, 정리 및 평가하여 향후 진행될 우주발사체 개발 사업의 기초로 삼고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.255-258
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• 2004

연소기 설계에 유용한 자료를 제공하기 위해 저속의 질소 가스가 흐르는 연소실내에서 연료와 산화제의 분무 연소에 관한 수치적 해석을 수행하였다. 점화를 위해 고온 질소가 흐르게 하였다. 연료와 산화제의 특성에 의한 연소실내 온도분포와 속도분포를 조사하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.46-52
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• 2018

액체산소 및 탄화수소를 사용하는 연소기의 고주파 연소불안정을 해석하기 위해 단순모델로서 Crocco의 $n-{\tau}$ 시간지연 연소모델을 적용하고, 음향과 커플된 연소기 내 유동에 대해 선형해석을 수행하였다. 변수분리를 통해 편미분 포텐셜함수 식을 원통좌표계 미분방정식으로 만들고, 연소기의 접선방향 공진모드에 대한 고유 값을 계산하였다. 분사면 및 노즐입구를 경계조건으로 적용하여 미분식의 해를 구했다. 시스템의 안정성 판정을 위해 전달함수를 주파수 해석 하였으며, 관심 영역 주파수인 1T 모드 주변 주파수에서 시스템 게인 및 위상각으로 안정성 여유를 평가하였다. 또한 1T 모드 안정성 향상을 위해 배플 길이 및 형상에 대한 영향을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권5호
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• pp.27-36
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• 2013

본 연구에서는 고체로켓 모터의 연소 불안정성을 예측하고 분석 할 수 있는 해석도구의 개발을 위해 음향에너지의 분석과 선형 안정성 해석을 수행하였다. 음향 해석의 경우 상용 프로그램인 COMSOL을 이용하여 단면적이 일정한 실린더 형상의 연소실 음향 해석 및 모드 해를 도출하였다. Culick에 의해 정립된 고체추진 로켓의 선형 안정성 해석에 기초하여 연소 불안정성을 진단하였으며 압력결합, 노즐감쇠, 입자감쇠의 안정성 요소(stability alpha) 외에 유동방향변환(flow turning) 요소와 점성감쇠(viscous loss) 요소를 추가하여 연료 표면 근처의 유동 및 점성효과를 포함하는 연소 불안정의 경향을 파악하였다. 또한 입자의 크기에 따른 주파수 영역별 연소 불안정 감쇠 특성을 파악하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권6호
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• pp.98-106
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• 2011

본 논문에서는 많은 가스터빈 산업체 및 연구기관에서 연소불안정 현상과 관련된 변수들을 예측하기 위해 가장 보편적으로 이루어지고 있는 열음향 해석 모델에 대한 기술 소개 및 최근의 연구 동향을 분석하였다. 선형 시스템 해석을 통하여 연소 불안정이 발생하는 고유 주파수 및 불안정 초기 성장률의 예측이 가능하다. 이를 위하여 정의된 시스템에서의 음향파와 열발생율 섭동간의 선형 관계식을 선형 음향 이론으로부터 유도할 수 있고, 이 관계식의 해를 구하기 위해서 가장 중요한 부분은 화염 전달 함수로부터 n-${\tau}$ 함수를 구하여 열발생율 섭동 결과에 대한 정보를 얻는 것이다. 현재까지의 연구 결과로부터 선형 특성 해석에는 상당한 진보가 이루어져 왔고, 실제 가스터빈 연소기에 적용하는 노력이 있었으나, 한계 진폭과 과도기 현상 예측을 위해서 요구되는 비선형 동적 특성 모델링 기술 개발은 현재 간단한 연소기와 버너의 적용에 머물러 있는 실정이다. 실제 복잡한 가스터빈과 같은 연소 시스템에 적용되기 위해서는 비선형 경계 조건을 고려한 시스템 동적 특성 연구와 화염의 비선형 거동을 더욱 정확히 설명할 수 있는 전달 함수에 대한 예측 기술이 선행되어야 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권4호
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• pp.39-47
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• 2005

재생냉각형 액체로켓 연소기 챔버 냉각 채널부의 상온상태의 구조해석과 검증시험을 수행하였다. 재생냉각 연소기 냉각 채널부에 사용하는 구리 합금의 상온 인장시험을 수행하여 재료의 탄소성 물성 값을 확보하였으며 냉각 채널의 탄-소성해석은 이 물성 값을 이용하여 수행하였다. 해석결과의 검증을 위해서 평판형태의 냉각채널 시편을 제작하여 강도시험을 수행하였다. 탄-소성 구조해석 결과와 시편의 수압시험 결과 사이에 약간의 차이는 있지만 비교적 잘 일치하였으며 채널의 단면 두께가 작기 때문에 제작상의 가공오차가 채널의 구조적인 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.28-28
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• 1998

고주파 연소불안정은 거의 모든 로켓엔진의 개발 프로그램에서 보고되고 있으며, 이 문제의 해결을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 고주파 연소불안정은 로켓엔진 연소실 내에서의 연소와 유동변수들이 커플링되어 발생한다. 연소가스의 음향파동은 연소의 외란을 야기하며 외란된 연소는 유동변수들에 맥동에너지를 공급하는 되먹임 과정을 반복하게 된다. 결과적으로 음향파에 의한 외란의 크기, 위상 및 되먹임 과정에서의 파동에너지 감쇠량에 따라 불안정한 파동은 증폭, 유지되거나 소멸된다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1359-1365
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• 2014

본 연구에서는 측추력기 구성품인 Shutter의 열구조 안전성을 평가하기 위해 단방향 유체-구조 연성해석을 수행하였다. Shutter는 측추력기에서 노즐을 개방시키기 위한 구동 토크와 연소가스의 고온, 고압 열하중을 받는 부품으로 연소가 진행되는 동안 열구조 안전성을 확보하여야만 한다. 유체-구조 연성해석을 위해 측추력기의 연소시간동안 내부 유동장에서 발생하는 연소가스의 압력 및 온도 분포, 대류 열전달계수값을 유동해석을 통해 도출하였고, 이 결과 값을 맵핑 방식을 이용하여 열구조 해석의 하중조건으로 부가하였다. 연소시간동안 Shutter에서 발생되는 최대 응력 및 취약위치, 온도분포를 단위 시간 단위로 분석하여 온도에 따른 소재의 인장강도 값과 비교하여 열구조 안전성을 평가 하였다. 또한 반경 방향 변형량을 분석하여 셔터와 노즐목 간의 적정 간극을 설정하는 근거로 활용하였다.