• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1997년도 제8회 학술강연회논문집
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• pp.163-178
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• 1997

현재 각종 미사일의 추진기관용 연소관을 제작하는데 광범위하게 이용되고 있는 유동성 형공정에 대하여 강소성 구성방정식을 이용 유한요소해석을 수행하였다. 종전의 단일 롤러에 의한 해석과는 달리 3개의 롤러에 의한 연소관의 점진 소성변형을 고려하였으며. 이에 따른 각 룰러의 연소관에 대한 소성변형, 응력분포가 관찰, 분석되었다. 해석 결과 예비성형체의 두께에 따라 소성변형 형태와 그에 따르는 응력분포에 많은 차이가 나는 것으로 밝혀졌다. 또 이상적인 유동성형 공정조건하에서 반경 방향으로의 연소관의 유효 소성변형도는 거의 균일하게 나타났다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.365-371
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• 2014

본 연구에서는 4단 화격자로 구성된 목재 펠릿 보일러의 연소실에 대하여 수치해석을 수행하였다. 목재 펠릿의 화염은 화격자에서 연소실 출구까지 신장되는 데 이 현상이 균질 반응에 기반한 수치해석 기법으로 잘 예측되었다. 수치해석으로 구한 유동장을 보면 연소실 상류에서 출구쪽으로 강한 재순환 유동이 형성되는데 이 유동을 따라 화염이 신장된다. 이와 같은 유동 및 연소 형태는 부분부하 조건에 대하여 수치해석을 수행하였을 때도 유지되었다. 따라서 연소실의 체적을 변경하는 것보다 연소실의 구조를 변경하는 것이 연소 효율을 개선하는 데 도움이 될 것으로 보인다. 본 연구에서는 수치해석 결과를 바탕으로 연소 효율을 높이기 위하여 연소실 출구 위치 변경하거나 화격자 개수를 늘이는 방안 또는 격벽과 같은 내부 구조물을 설치하는 방안을 제안하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.24-33
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• 2021

부분예혼합 연소기 내 연소불안정 분석을 위한 수치적 연구가 수행되었다. 해석은 연료 조건에 따라 수행되었으며 대와류모사(Large eddy simulation, LES) 기법 및 PaSR 연소 모델이 솔버 내에 도입되었다. 수치해석의 타당성을 확인하기 위한 실험과의 비교 검증이 완료되었으며 정량적, 정성적인 일치도가 확인되었다. 연료 조건에 따라 변화하는 연소기 내 화염 특성이 이어서 조사되었으며 연소불안정 발생과의 연관성이 조사되었다. 해석 결과에 따르면 연료 조건에 따라 화염 길이가 크게 변화하였다. 그리고 화염 길이가 충분히 길어질 경우 화염-와류 상호작용이 벽면 주변에서 발생하였으며 이는 연소불안정 발생의 주요 원인이 되었음이 확인되었다.

• 에너지공학
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• 제4권1호
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• pp.115-125
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• 1995

본“천연가스 다단연소기술 연구”는, 공업적으로 널리 쓰이는 선회확산 방식으로 천연가스를 연소시킬 때 그 연소 특성과 발생되는 환경오염물질인 일산화탄소(CO)와 질소산화물(NOX)의 저감에 대한 연구로서, 천연가스의 난류확산화염과 선회확산화염의 유동장, 온도장, 농도장을 실험과 수치해석을 통하여 분석하여 각각 연소방식의 화염구조와 특성을 규명하고 해석하였다. 그리고 그 결과를 토대로하여 다단확산 연소실험 장치를 제작 다단확산연소의 중요한 인자인 1차당량비, 2차공기주입위치, 유속, 선회도 등을 변화시켜 질소산화물 저감과 높은 연소효율을 얻을 수 있는 최적의 연소조건을 찾아 내었다. 본고에서는 실험부분만을 간추려 발표하고 수치해석 부분은 다음 기회로 미루고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.49-56
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• 2017

본 연구에서는 환형 시스템에서 열음향 문제를 모델링하기 위하여 자체 3D 유한요소해석을 모델 개발을 통하여 음향장을 해석하였고, 다양한 음향 모드를 벤치마크 연소기의 실험 결과와 비교/검증하였다. 비교 결과, 본 해석에서 사용된 음향장 해석 코드는 환형 시스템에서 실험으로 계측된 다양한 음향모드들을 예측하는데 성공하였다. 또한 연소실의 횡방향 모드는 노즐의 음향 경계 조건의 영향을 크게 받게 되고, 노즐에서의 압력 분포 역시 연소실의 압력장과 밀접한 관련이 있는 것으로 나타났다.

• 항공우주기술
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• 제13권2호
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• pp.150-159
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• 2014

본 연구에서는 액체산소/케로신 추진 로켓 엔진 연소장치의 국내 개발에 있어서의 전산유체역학 응용 사례를 간략히 소개하였다. 추진제 공급부에 대한 다차원 유동 해석을 통해 유동 균일성을 확인하고 및 압력 손실을 예측할 수 있으며, 개념 설계 단계에서 추진제 매니폴드 형상 설계안을 비교/선택할 수 있다. 다분야 연소/냉각 성능 통합 해석을 통해 로켓 엔진 연소기의 연료 막냉각 및 열차폐 코팅 조건 등 연소/냉각 성능 관련 설계 문제 해결에 필요한 주요 정보를 도출할 수 있다. 향후 분사면 근처에서의 추진제 혼합 및 연소특성을 파악할 수 있는 해석 모델/기법을 개발할 필요가 있다.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.163-172
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• 2013

본 논문에서는 전산유동해석 기법을 활용하여 액체 로켓 연소 후류에 냉각수가 분사됨에 따라 발생하는 냉각 효과를 냉각수 분사량, 분사 위치, 분사 방식의 변화에 따른 영향을 고찰하였다. 연소 후류의 모사를 위해서는 동결 유동해석 기법에 기반한 단일화학종 비반응 해석 모델을 이용하였고, 연소 후류에 분사된 냉각수의 모사를 위해서는 Euler-Lagrangian 해석법에 따르는 이산 상 모델(Discrete Particle Model)을 사용하였다. 해석 결과 연소 후류의 약 2배 정도 냉각수가 투입되었을 때 연소 후류 중심부에서는 연소 후류의 온도가 상대적으로 감소하는 것을 확인할 수 있었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권7호
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• pp.679-688
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• 2010

본 연구에서는 기존의 역열전달 문제(inverse heat transfer problem)와 같이 역해석(inverse analysis)을 통해 미지의 파라미터를 추정(estimation)하는 개념을 복잡한 연소문제에 도입하였다. 기존의 연구에서는 역해석 기법을 연소문제 자체에 보다는 대부분 연소현상을 동반한 복사열전달과 같은 역열전달 문제에 국한해서 적용하고 있기 때문에, 열전달 문제에 한정되어 사용되고 있는 기존의 역해석을 새로운 공학문제에 확장하여 적용함과 동시에 효율적인 연소기 설계 및 최적화 개념을 제시하는데 본 연구의 의의가 있다고 할 수 있다. 이를 위해 실제적으로 많이 사용하고 있는 축대칭 원통형 연소기 내부로 주입되는 메탄($CH_4$)과 산소($O_2$) 성분의 초기 질량분율 값을 연소기 입구 근방에서 측정한 개스의 온도 데이터를 이용하여 역추정하였다. 이때, 복잡한 확산지배 연소 현상을 효율적으로 역해석하기 위해 최적화 방법 중의 하나인 반발 입자 군집 최적화 방법을 역해석 기법으로 적용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.24-31
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• 2010

충돌형 분사기가 장착된 모델 연소실에서 연소장 수치 해석을 이용하여 연소 안정성을 평가하였다. 충돌형 분사기로는 F(fuel)-O(oxidizer)-O-F형 분사기를 채택하였다. 본 연구에서는 연료와 산화제의 제트 혼합과정이 지배적이라는 가정하에 순간 화학 반응 모델을 채택하여 수치해석을 수행하였다. 선행 연구를 통해 제안된 방법론을 토대로 모델 연소실 형상이 설계되고 연소실 작동 조건이 결정되었다. 본 연구에서 제시한 방법을 토대로 얻은 연소 안정성 경계는 공기 분사 음향 실험과 연소 실험결과와 정성적으로 잘 일치하였다. 연료와 산화제의 분사와 혼합이 연소 불안정 유발에 지배적인 경우, 본 연구에서 제안된 수치해석 기법을 이용하여 효과적으로 분사기의 연소 안정성을 평가할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.536-542
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• 2017

연소 중 고온, 고압, 고속의 연소가스가 작용하는 노즐조립체(Nozzle Assembly)는 다양한 부품(노즐목/내열재/구조체)이 접촉(Contact)/접착(Bonding)의 형태로 조립되며, 유동(경계층 유동장)-열(기계/화학적 삭마, 숯 등 열반응, 열전달)-구조(마찰, 접촉, 접착, 동적거동 및 열응력)적 복합하중이 내부에 작용하며 복잡한 거동을 보이기 때문에 정확한 구조적 안전성을 계산하는데 한계가 있다. 본 연구는 연소시험 후 노즐목 깨짐 현상이 발생한 노즐조립체에 대해 연소시간 중 열-구조적 거동 분석을 해석적으로 수행하였다. 연소시간 중 시간별/위치별로 유동해석(Fluid Analysis)에서 계산된 내부압력과, 열반응/열해석(Thermal Surface Reaction&Ablation Analysis)에서 계산된 노즐 표면의 삭마량 및 대류열전달계수가 구조해석의 경계/하중조건으로 부여된 후 열변형 해석이 수행되는 연동해석(Co-simulation)기법을 사용하였다. 특히 구조해석 시 각 부품별 경계면의 접착/접촉/마찰조건을 달리하며 연소시험 시 계측된 변형률값과 비교하여 가장 유사한 연소 중 거동분석 조건을 도출하였다.