• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.502-506
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• 2012

발사체의 추진기관은 일반적으로 산화제와 연료를 연소실로 공급하여 추진력을 얻게 된다. 개발 중에 있는 한국형 발사체(KSLV-II) 2단 엔진의 경우 산화제로는 액체산소(Liquid Oxygen)를 사용하고 연료로는 JET-A1이 사용될 예정이다. 터보펌프 공급방식인 2단 엔진의 주요 구성은 연소기와 터보펌프, 엔진공급시스템 등으로 구성되어 있다. 액체 추진 엔진 개발을 위해서는 서브시스템인 연소기 개발이 선행되어야 하고 설계 및 제작된 연소기의 성능 검증은 연소기 연소시험설비(CCTF)에서 수행된다. 우주센터에 구축 예정인 연소기 연소시험설비에 대한 상세설계가 수행되었으며, 본 설계 결과를 기준으로 AMESim을 사용하여 산화제공급시스템에 대한 모델링을 수행하여 산화제 공급특성을 해석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권7호
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• pp.717-728
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• 2009

로켓추진기관에 있어 과산화수소는 단일추진제와 이종추진제의 산화제로 사용되어 왔다. 과산화수소는 추력기용으로 사용된 최초의 단일추진제였으나, 후에 보다 비추력이 높고 저장성이 좋은 하이드라진으로 대체되었고, 터보펌프 구동용으로는 여전히 사용되어지고 있다. 이종추진제의 산화제로서는 1970년대까지 사용되었다. 1990년대에 들어서 저비용, 친환경적인 개발이 중요하게 대두되면서 과산화수소는 다시 개발자들의 관심의 대상이 되었다. 과산화수소의 저장성능이 과거에 비해 크게 개선되었으며, 케로신/과산화수소를 추진제 조합으로 사용하는 경우 케로신/액체산소를 사용하는 경우에 비하여 가속성능은 다소 떨어지나, 높은 추진제밀도와 O/F 비로 인하여 유사한 가속성능을 얻을 수 있으며, 연소생성물 역시 더욱 청정하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.73-79
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• 2010

추진제탱크 가압용 인젝터는 액체추진기관 발사체의 가압시스템에서 추진제탱크로 유입되는 가압가스의 유속을 감소시키고 이를 적절히 분산시키기 위해 사용된다. 인젝터의 형상에 따라 추진제탱크 내부 얼리지의 온도분포가 달라지게 되는데, 이것은 가압가스 소모량과 추진제탱크 내의 열적인 현상들에 영향을 미친다. 본 논문에서는 추진제탱크 얼리지가 성층화된 온도분포를 가질 수 있도록 하는 디퓨저 형상의 인젝터에 대하여 출구 유동형태를 살펴보았다. 입자영상유속계 기법을 이용하여 제작된 인젝터 출구에서의 가압가스 유동을 가시화하였고, 이를 CFD 해석결과와 비교하였다. 해석결과는 측정결과와 비교적 잘 일치하였고, 이것을 추진제탱크 얼리지 해석에 있어 입구조건으로 사용하여 얼리지의 상태를 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권1호
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• pp.1-11
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• 2021

포고 현상은 액체추진 로켓에서 발생하는 축방향의 동적 불안정 진동이다. 동체의 고유진동수와 추진제 공급계의 주파수가 가까와 지면 전체 시스템이 불안정 현상을 보인다. 포고 현상을 예측하기 위해 1단의 추진제 (산화제 및 연료) 탱크는 쉘 요소로, 나머지 구성 요소인 엔진 및 상단은 mass-spring으로 모델링하여 구조해석을 수행하였다. 추진제 공급계의 압력 및 유량 섭동예측에는 transmission line model이 사용되었다. 본 논문에서는 이와 같이 수행된 구조 및 유체 모델링을 통합하여 폐루프 전달함수를 구성하였다. 포고 억제기는 수동적인 방법으로 압력 섭동을 흡수하는 분 기관 및 accumulator로 구성되며 추진제 공급계 중간에 위치한다. 발사체의 비행과정 동안 포고현상을 억제하는 설계 최적화를 위한 설계변수로는 분기관 및 accumulator의 직경 및 길이로 설정하였다. 목적함수로는 포고 억제기의 질량, 그리고 추진제 질량에 따른 폐루프 전달함수의 에너지 최소화로 설정하여 다목적함수 최적화를 수행하였다.

• 항공우주기술
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• 제8권2호
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• pp.98-104
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• 2009

소형 위성 발사체 KSLV-I은 2단의 추진기관으로 고체 킥 모터(Kick Motor)를 사용한다. 킥 모터의 연소 중에는 진동 및 충격이 발생하게 된다. 킥 모터는 2단 전자 탑재물 베이의 하단에 연결되어 있고 연소 중 발생하는 진동 및 충격이 킥 모터의 동체를 통해 전자탑재 베이로 전달 될 수 있다. 전자 탑재물로 전달되는 진동 및 충격의 크기가 큰 경우 전자탑재물의 오작동을 유발할 수 있다. 따라서 킥 모터의 연소 중 발생하는 진동, 충격의 사전검증이 필요하다. 본 연구는 킥모터의 지상 연소 시험을 통해 연소 중 발생하는 진동을 계측하고 이를 바탕으로 랜덤 진동 및 충격 응답 스펙트럼을 분석하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권2호
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• pp.175-181
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• 2018

전기펌프시스템은 기존 터보펌프의 가스발생기, 구동기 및 터빈이 필요 없는 매우 간결한 구조를 갖고 있어 저가 소형 위성 발사체의 차세대 추진기관으로써 최근 주목받고 있다. 그래서 본 논문에서는 로켓엔진용 전기펌프 시스템의 가장 중요한 핵심부품인 영구자석 동기모터(PMSM)의 개발 및 발사체로의 적용 가능성을 파악하기 위하여 50 kW, 50,000 RPM의 성능을 가지는 전기모터에 대한 개념설계안을 도출하였다. 요구되는 전기모터의 성능을 만족시키기 위해서 전자기장해석을 수행하여 모터의 전체 외경과 회전자의 내경을 결정하였으며, 회전자는 4,000 가우스의 Sm2Co17 원통형 자석을 이용하여 Inconel 718 재료의 캔으로 체결하였다. 또한, 엔진구동시 모터 운전 영역에서의 회전 동역학적 안정성을 검증하기 위해서 회전체 동역학해석을 수행하였으며, Campbell 선도를 통하여 설계한 모터의 단품운전 뿐만 아니라 성능확인을 위한 Dynamo meter 운전 시에도 공진현상이 발생하지 않음을 해석적으로 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권2호
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• pp.128-134
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• 2013

우주발사체 추진기관 공급계에서 2-way 솔레노이드밸브는 제어시스템의 명령에 의해 추진제 탱크를 가압하여 탱크내의 압력을 조절한다. 가압용 솔레노이드밸브의 제작에 앞서 설계검증 및 기본적인 작동특성을 분석하기 위해 AMESim상용코드를 이용하여 해석모델을 수립하였다. FLUENT 상용코드를 이용하여 내부유동해석을 수행하여해 해석의 정확도를 높이고, 모델을 검증하기 위해 동특성 해석을 통해 입구압력에 따른 작동시간을 시험결과와 비교하였고 잘 일치함을 확인하였다. 또한 해석 모델을 이용하여 컨트롤밸브와 기본밸브의 설계변수에 대한 밸브의 동특성 해석을 수행하였다. 해석을 통해 기본밸브의 시트형상과 직경비에 따른 밸브의 작동시간, 작동성능, 개폐압력을 예상하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.731-736
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• 2011

우주발사체 추진기관 공급계에서 공압구동용 솔레노이드밸브는 제어시시템의 명령이 주어지면 구동가스 배관의 통로를 개폐해서 공압제어장치를 작동시킨다. 공압구동용 솔레노이드밸브의 제작에 앞서 설계검증 및 기본적인 작동특성을 분석하기 위해 AMESim 상용코드를 이용하여 해석모델을 수립하였다. 입구압력에 따른 작동시간을 시험결과와 비교하여 모델을 검증하였고 내부유동 해석결과 (FLUENT)를 이용하여 3차원 형상을 고려하여 모델의 정확도를 높였다. 밸브모델을 이용하여 다양한 설계변수에 따른 밸브의 개폐압력, 작동시간을 계산하여 설계인자 검증 및 작동성능을 분석하였다. 설계변수인 컨트롤밸브의 시트 형상, 주 밸브와 배출밸브의 시트 형상, 실링 직경비, 컨트롤 캐비티부피에 대해 밸브의 동특성 해석을 수행하였다. 해석을 통해 밸브 개폐작동시간, 작동성능, 개방압력을 예상하였다. 본 연구 결과는 한국형발사체 공급계 공압구동용 솔레노이드밸브의 설계/해석능력을 확보하고 밸브의 개발과정에서 효율성을 높일 수 있으며 파생형 밸브의 설계 및 선행연구에 적용할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.939-941
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• 2017

항공우주 구조물은 경량화를 위하여 복합재의 사용이 증가하고 있다. 이러한 구조물 중 추진기관에 해당하는 발사체 동체의 링 프레임 및 부품은 구조적 파손에 덜 취약한 섬유 강화 복합재를 주로 사용한다. 섬유 강화 복합재의 사용이 증가함에 따라 강성 및 강도의 효율적인 설계 방법에 대한 관심이 높아지고 있다. 본 논문에서는 섬유 강화 복합재 중 2차원 3축 브레이딩 복합재의 단위 체적 형상(Repeating Unit Cell, RUC)에 따른 기계적 강도를 예측하였다. 강도 예측 기법으로 섬유다발의 이산화 기법를 통한 섬유조각(Yarn Slice) 정의, 증분 접근법, 강성저하 모델 등을 사용하였다. 마지막으로 예측된 강도와 시험결과를 비교하여 본 논문에서 정의한 예측 기법의 정확도를 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권4호
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• pp.56-62
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• 2013

액체로켓엔진의 초기 개념설계를 위한 시스템 통합 해석 및 설계 프로그램을 개발하였다. 개발된 프로그램은 주어진 요구조건과 입력 변수들에 대한 시스템 성능해석을 수행하고 유전 알고리즘 등의 최적화 기법을 통하여 높은 비추력과 추력중량비를 갖는 설계변수의 조합을 찾아낸다. 사용자의 편의를 위해 간단한 GUI를 구성하고 프로그램의 설계 결과는 형상 파라미터를 가시화하여 확인할 수 있도록 CATIA와 연동하여 3차원 도면으로 나타낼 수 있도록 하였다. 본 연구는 이후 우주발사체의 기본 설계에서 추진기관의 선정 및 해석 과정에 활용될 수 있을 것으로 기대된다.