• 항공우주산업기술동향
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• 제7권2호
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• pp.48-58
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• 2009

1960년대부터 최고 2K까지의 극저온 냉각이 필요한 부품을 탑재하는 위성체의 개발에 극저온 냉각기술들이 채택되어왔다. 최근에는 과학용, 군사용 및 기상관측 임무용등 적외선 광학계를 탑재한 위성개발 프로그램 이 급격히 증가함에 따라 극저온 기술의 괄목할만한 성장을 이루고 있다. 일반적으로 극저온 냉각기술은 적외선 광학계 내에 존재하는 잡음을 최소화하기 위하여 광학 요소 및 검출기를 냉각하는데 사용되며, 요구온도, 열량 및 작동 수명에 따라 요구되는 냉각기술이 달라진다. 본 논문에서는 최근의 우주용 극저온 냉각기술의 동향에 대하여 기술하고자 한다.

• 한국항공우주학회지
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• 제46권7호
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• pp.575-582
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• 2018

우주용 냉각기는 관측위성의 적외선 검출기 초점면부의 극저온 냉각을 위해 적용되며, 궤도운용 시 단일 주파수 형태의 미소진동을 발생한다. 상기 미소진동은 관측위성의 영상품질을 저하시키는 주된 요인이며, 이에 따라 미소진동 절연이 요구된다. 본 연구에서는 상기 우주용 냉각기의 미소진동 절연을 목적으로 별도의 발사구속장치 적용 없이도 발사진동 및 궤도 미소진동환경에 동시적용 가능한 적층형 블레이드 진동절연기를 제안하였다. 본 진동절연기에 적용된 블레이드는 얇은 금속 박판을 다층으로 적층하고 각 층 상호면에 점탄성 특성 부여가 가능한 테이프를 적용하여 발사환경에서의 피로 내구성 향상 및 고댐핑 특성 부여를 목적하였다. 제안된 진동절연기의 기본특성 확인을 위해 자유감쇠 시험을 실시하였으며, 인증수준에서의 발사진동 시험을 통해 설계유효성을 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.237-242
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• 2012

극저온이 요구되는 우주용 탑재장비의 냉각을 위해 일반적으로 Pulse Tube-type 압축기가 적용되고 있으며, 궤도상에서 압축기의 냉각성능, 임무수명 및 비대칭 온도분포에 의한 미소진동발생 방지를 위해 압축기를 허용온도 범위로 유지하는 열제어가 필요하다. 압축기는 궤도 운용 시 미소진동을 발생하여 관측성능이 요구되는 탑재체의 지향성능을 저하시키는 원인으로 작용한다. 본 논문에서는 압축기의 미소진동 방지를 목적으로 적용된 진동절연기의 성능유지 및 압축기의 허용온도범위 유지를 위한 열제어 성능을 동시에 만족하는 우주용 압축기 조립체의 열설계를 제안하였으며, 설계의 유효성을 해석적으로 입증하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.69-76
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• 2003

액체로켓 연소기 내의 막냉각 특성 분석을 위한 비회체 분무연소에 대한 수치해석을 수행하였다. 막냉각 연료의 특성에 따른 연소기 벽면의 온도변화를 살펴보기 위하여 막냉각용 연료의 유랑, 막냉각용 액적의 직경, 그리고 공기/연료 혼합비를 매개변수로 한 수치해석을 수행하여 연소기 벽면의 온도는 막냉각용 연료 액적 직경의 변화에는 큰 영향을 받지 않지만 막냉각용 연료 유량 및 공기/연료 혼합비에 영향을 받고 있음을 확인하였다. 또한, 추진기관 벽면으로 전달되는 전도 및 복사열유속을 고찰함으로서 이러한 액체 추진기관의 연소특성을 이해하기 위해서는 열복사 및 물성치의 적절한 고찰이 필요함을 지적하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.197-204
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• 2004

30톤급 지상시험용 연소기의 재생냉각 유로의 설계를 수행하였다. 사용된 1차원 설계 프로그램은 NAL에서 보고한 고압 연소시험과 모비스 ECC엔진의 물냉각 성능 데이터와 비교하여 열특성 예측 성능을 검증하였다. 본 설계 조건과 유사한 고압에서의 열유속 예측 성능을 확인하였고 물냉각 성능 역시 참고문헌에서 제시하는 것과 동일한 수준의 정확성을 가지는 것으로 검증되었다. 열차폐 코팅 효과를 생략할 경우, 내벽의 최고온도는 약 720 K이 될 것으로 예상되며 냉각유체와 접하는 금속부의 온도는 코킹온도 이하일 것으로 확인되었다. 열차폐 코팅이 적용되었을 경우, 냉각유체 Jet-A1의 예상되는 온도상승은 약 100 K이다.

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.141-149
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• 2007

재생냉각과 막냉각 그리고 열차폐 코팅이 적용된 재생냉각 축소형 연소기를 이용하여 연소시험을 수행하였다. 시험결과 적용된 냉각 방식은 설계 조건에서 그 역할을 충실히 수행하였으나 연료 매니폴드 내에 삽입된 구조 보강용 링에 의한 연료 유동의 불안정성으로 인해 고주파 연소불안정이 발생하였다. 연료 유동의 불안정성은 삽입 링을 제거함으로써 개선되었고 추가 연소시험을 통해 수정된 연소기의 연소안정성을 검증할 예정이다.

• 한국소음진동공학회논문집
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• 제25권1호
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• pp.24-32
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• 2015

Pulse tube-type spaceborne cryocooler is widely used to cool down the infrared sensor of observation satellites. However, such cryocooler also generates micro-vibration which is the one of main sources to seriously affect the image quality during its on-orbit operation. Therefore, to comply with the mission requirement of high resolution observation satellite, additional technical efforts have been required. In this study, we proposed a spaceborne cryocooler passive vibration isolator using SMA mesh washer, which guarantees the structural safety of both the micro-vibration disturbance source and itself under harsh launch vibration loads without an additional holding mechanism and the micro-vibration isolation performance on orbit environment. To verify the micro-vibration isolation performance of the proposed vibration isolator, we performed the micro-vibration isolation measurement test using the dedicated micro-vibration measurement device proposed in this study.

• 한국항공우주학회지
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• 제37권6호
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• pp.580-585
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• 2009

본 논문은 항우연에서 개발 중인 위성 탑재카메라 FPA-CU(Focal Plane Assembly Cooling Unit) 의 개념설계 및 열설계에 대한 개략적인 내용을 기술하고 있다. FPA-CU은 국내 기술로 설계/제작되는 최초의 우주용 냉각유닛이다. FPA-CU에는 일반적인 히트파이프와 방열판을 이용한 냉각유닛과는 다르게 TBM(Thermal Buffer Mass)이 부착되어 있으므로 열적거동이 기존의 냉각유닛과 다르며, 설계에 있어 천이열전달 해석이 반드시 필요하다. 본 논문에서는 TBM의 용량산출 및 형상적 영향을 포함한 전체 냉각유닛 설계방법을 제시하고 전체 냉각유닛에 대한 열해석 결과를 기술하고 있다. 열해석 결과 냉각유닛의 요구조건을 잘 만족시킴을 알 수 있었으며, 최상단부 히트파이프가 비정상 작동하는 경우 FPA의 온도가 $3{\sim}4^{\circ}C$ 정도 상승함을 알 수 있었다. 본 연구를 통해 위성용 열제어 유닛 설계에 대한 국내 기술적 자립 가능성을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제40권3호
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• pp.222-229
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• 2012

점화 시의 분사기의 냉각은 분사순간의 초저온액체상태의 산화제 분무의 증기압에 영향을 미치고, 이는 연소반응에 따른 연소실 압력상승 과도단계에서 분무의 상(phase) 천이 시점을 결정하는 인자 중 하나이다. 분무의 상변화는 액체로켓 연소기의 점화특성에 큰 영향을 미치며, 액체산소/메탄 추진제를 사용하는 연료과잉 폐쇄형사이클 액체로켓엔진의 주연소기용 분사기로 사용될 수 있는 액체-기체 동축형 스월분사기에 대하여 점화초기 분사기 냉각온도에 따른 점화시험을 수행하였다. 초기 냉각온도에 따라 점화 시 산화제 분무의 액상으로의 천이시기가 달라지며, 충분한 냉각을 통해 산화제 분무의 증기압을 낮춘 경우 산화제 분무의 상 천이 시기를 나타내는 화염 quenching 현상이 일찍 나타나는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권7호
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• pp.112-117
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• 2003

본 연구에서는 재생 냉각용 연소기에 적용되고 있는 동합금과 2상 스테인리스강의 최적 브레이징 조건을 구하였다. 모재는 C18200 동합금과 S31803 2상 스테인레스강을, 삽입금속으로 두께가 각각 50${\mu}m$, 80${\mu}m$인 AMS4764를 사용하였다. 브레이징한 시제에 대하여 X선 검사, 강도/기밀 및 파괴시험, 파단면 관찰을 한 결과 두께 50${\mu}m$인 삽입금속을 사용한 경우 강도특성과 접합면이 양호함을 확인하였다. 반면 두께 80${\mu}m$인 삽입금속을 사용한 경우는 강도특성은 양호하였으나 냉각유로의 막힘 현상과 유로 확대를 확인하였다.