• 한국추진공학회지
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• 제6권1호
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• pp.63-70
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• 2002

본 연구에서는 초음속 및 음속 마이크로 제트 유동의 특성을 파악하기 위해서 2차원 축대칭 압축성 Navier-Stokes 방정식을 이용한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에서는 여러 형태의 난류모델을 적용하여 실험결과와 비교하였으며, 부족팽창과 과팽창 상태를 얻기 위하여 노즐 출구의 압력비 $P_b/P_e$를 0.2~l.25로 변화시켰다. 또, 레이놀즈 수 Re를 약 600~40000까지의 범위에서 변화시켜, $P_b/P_e$와 Re가 마이크로 제트 유동장에 미치는 영향을 조사하였다. 본 연구로부터 층류 제트의 특성은 난류 제트와는 달리 레이놀즈 수의 의존성이 크다는 것을 알았다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.36-44
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• 2021

스크램제트 엔진 비행시험체의 굽어진 중앙동체 내부 유로에서 발생하는 충격파-경계층 상호작용에 대한 수치해석을 수행하였다. 수치해석에는 압축성 Raynolds Averaged Navier Stokes(RANS) 방정식에 난류모델 k-ω SST을 사용하였다. 대표적으로 노즐 윗 벽면의 박리기포, 오목한 충격파와 경계층의 상호작용, 모서리의 충격파-충격파 상호작용이 포착되었다. 해석 결과는 굽어진 내부 유로의 충격파-경계층 상호작용을 가시화하여 이해를 높이고 설계 유의점을 제시하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.1-14
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• 2015

아음속에서 초음속까지 운용되어야 하는 초음속 터빈엔진의 경우, 엔진 운용 공기량이 범위가 넓고 추력 및 연료소모율 등의 엔진 성능에 대해 요구조건이 높으므로 가변시스템 및 이를 제어하기 위한 최적의 제어로직 개발이 반드시 필요하다. 본 연구에서는 압축기 가변 시스템이 적용된 가스터빈 성능해석 모델 및 제어기법을 개발하였다. 그리고 터빈 노즐 가변에 따른 엔진 운용 특성을 분석하였다. 또한 가변 시스템을 구동하는 액추에이터에 대한 개념 설계를 수행 하였다. 저바이패스비 혼합흐름 터보팬 엔진에 대한 탈설계점에서의 성능해석을 수행하였으며, 제어기법을 적용하여 탈설계점에서의 서지마진을 확보할 수 있었다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.94-101
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• 2017

$ZrB_2$, ZrC, $HfB_2$, HfC 및 TaC 등의 초고온 세라믹스들은 극초음속 체계의 노즈콘, 로켓 노즐 및 리딩 엣지 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 그 실제 적용은 다양한 원인 때문에 제약받고 있는데 취성 특성에 의한 낮은 열충격 저항 특성이 그 원인 중 하나이다. 그러한 문제는 세라믹 섬유강화 복합재료를 제조함으로써 개선될 수 있다. 본 리뷰에서는 초고온 세라믹스의 개념과 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재료(UHTC-CMC)의 제조 공정 및 평가에 대하여 간단히 정리하였다. 또한 UHTC-CMC의 제조를 위한 세계적인 연구를 요약하였으며 한국에서 수행중인 초고온 세라믹스 연구에 대해 간단히 소개하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권7호
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• pp.625-638
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• 2014

본 연구에서는 천연가스 유량 측정에 사용되는 임계유동함수(CFF)를 AGA8-dc 상태방정식으로 계산할 때 CFF 계산값의 불확도를 평가하였다. CFF 계산에 사용되는 엔탈피, 엔트로피, 음속 식은 불확도 분석이 가능하도록 무차원 헬름홀츠 자유에너지(Helmholtz free energy, HFE)와 이의 편도함수로 표현하였고, HFE의 불확도를 추정하였다. 압축인자의 불확도에 의해 유발되는 종속 변수의 불확도를 반영하기 위해 AGA8-dc 압축인자 식을 해당 불확도만큼 편차가 생기는 형태로 변형하였고, 각 불확도 요인별로 불확도 기여도 평가 모델을 만들었으며, 이를 CFF 계산 프로그램에 적용하였다. 그 결과 CFF의 불확도는 압력 10, 50, 100 bar 에서 각각 0.025, 0.055, 0.112 % 정도로 평가 되었고 압력에 비례하여 증가하는 것을 확인하였다. 또한 본 결과를 기존 CFF 국제비교시험결과(1999년)에 적용한 결과 각 기관별 CFF 값의 차이를 적절히 설명하는 것도 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제3권4호
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• pp.67-74
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• 1999

고체 물체 표면이나 지표면에 초음속 제트가 충돌할 때 발생되는 문제들은 다단 로켓의 분리, 우주공간에서의 도킹, 수직 이/착륙기, 제트 엔진의 배기가스, 가스터빈 블레이드, 지상 로켓 발사 등의 다양한 상황에서 일어나며 이러한 충돌제트의 유동은 아음속과 초음속 혼합영역, 충격파가 교차하는 영역, 팽창파, 난류 전단층 등의 매우 복잡한 구조를 이루고 있는 것으로 알려져 있다. 본 연구에서는 출구마하수 2, 축소-확대형 초음속 노즐을 통해 과소 팽창된 제트가 수직, 경사평판에 부딪힐 때 형성되는 표면압력분포 및 유동가시화 등을 초음속 유동시험장치를 이용하여 연구하였다. 평판에서의 최대압력은 수직일 경우보다 경사졌을 때 훨씬 더 컸으며, 이는 여러 충격파를 통한 압력 회복 때문이다. 또한, 평판이 자유제트의 첫 번째 충격파 셀 내에 위치할 때 과소 팽창비에 따른 표면압력분포는 서로 유사한 경향을 보여주었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.981-984
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• 2011

에틸렌 연료의 이중모드 스크램제트 연소기에서 연소와 충격파 열 발생의 과도 과정을 고해상도 기법을 이용하여 수치적으로 연구하였다. 연료 분사 이후 질량 공급에 의한 아음속 유동 감속을 위하여 연소기 확장부에 조절용 공기를 공급한다. 공기와 연료가 충분히 혼합된 수 ms 이후 점화가 이루어지며, 압력 상승은 격리부에 흡입구 노즐까지 전진하는 충격파 열을 형성한다. 이후 후방 공기공급을 중단하면 배출 과정이 진행되면서 후방 공기 공급 이전 상태로 서서히 복원된다. 본 연구의 결과는 이중모드 스크램제트 연소기에서 작동 영역과 특징의 이해를 돕는 상세 과정을 보여주었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제48권2호
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• pp.119-125
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• 2020

본 논문에서는 국방과학연구소에서 신규 건설한 천음속풍동을 소개하고 성능에 대하여 기술하였다. 천음속풍동은 인젝터구동(Injection Driven), 폐회로(Closed Circuit) 방식의 풍동으로 시험부 크기가 가로, 세로 각각 1.5m이다. 마하수는 0.3에서 1.2까지 연속적으로 변화가능하며, 노즐을 교체하여 마하수 1.4 실험이 가능하다. 풍동의 전압력(Total Pressure)을 100kPa에서 550kPa까지 변화시킬 수 있으며, 그에 따라 레이놀즈수(Reynolds Number)를 크게 변화시켜 실험을 수행할 수 있다. 풍동의 성능을 검증하기 위하여 AGARD-B 표준모형을 이용하여 6분력 공력계수 측정 실험을 수행하였으며, 그 결과를 국과연 삼중음속풍동 및 세계 여러 풍동의 실험결과와 비교 분석하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제37권2호
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• pp.139-148
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• 2013

본 연구에서는 1kW 급 SOFC 시스템의 AOGR(anode off-gas recirculation)을 위한 이젝터를 설계하고 이젝터 적용시의 시스템 효율을 매개변수 연구를 통해 알아보았다. 화공해석 프로그램를 이용하여 이젝터의 작동 조건을 계산하였고, 전역 최적값을 보장하면서도 CFD 계산에 따른 부하를 최소화하기 위하여 유전 알고리듬과 크리깅 모델을 이용하여 최적화를 진행하였다. 최적화를 통해 음속 이젝터에서 가장 큰 영향을 미치는 설계 변수가 이젝터의 목직경과 1 차 노즐의 위치임을 식별하였다. 유동변수에 대한 매개변수 연구를 통해 설계된 이젝터는 1kW 급 SOFC 의 다양한 작동 조건에서 충분한 유연성을 가지며, SOFC 에 적용시 증기의 56% 와 연료의 8.4% 절감이 가능함을 보였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제38권4호
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• pp.321-328
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• 2014

고고도 모사를 위한 축소형 디퓨저의 비연소장 조건에서의 성능특성을 수치적으로 파악하였다. 디퓨저 입구길이를 노즐 출구직경과 비교해 0, 50, 100%로 변화 시켰고, 디퓨저 목의 길이는 2차목의 직경과 비교해 3, 5, 6, 7, 8, 12로 다양화하여 해석하고 실제 모사실험 값과 비교하였다. 그 결과 디퓨저의 입구길이가 짧아질수록 plume의 형상은 수축되었다. 또한, 디퓨저의 2차목 길이가 디퓨저 지름의 최소 8배보다 짧으면 내부에 마하디스크가 형성되어 압력의 급격한 상승을 일으킨다. 아음속 디퓨저의 길이는 설계치의 0, 50, 75, 100%로 변화시켜 유동의 변화를 관찰하였고, 길이가 짧아질수록 2차목 내부에 갑작스런 압력 상승을 야기함을 확인하였다.