• 항공우주기술
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• 제7권1호
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• pp.129-135
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• 2008

30톤급 액체로켓엔진용으로 개발된 일체형 재생냉각 연소기는 연료를 확대노즐부의 중간에서 공급하는 방식으로 설계되었으며, 노즐 끝단에서 공급되는 방식에 비해 냉각유로는 복잡해지지만 열유속이 상대적으로 낮은 확대노즐부의 냉각유량을 줄임으로서 압력손실을 감소시키는 동시에 공급라인을 포함한 연소기 전체 외경이 줄어들어 엔진 구성에 유리한 장점을 있다. 본 연구에서는 이와 관련한 연료링과 양 방향 냉각 채널, 그리고 연결/분기 유로에 대해 수치해석을 통한 세밀한 설계검토를 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제13회 학술강연논문집
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• pp.9-9
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• 1999

액체로켓 엔진의 분사기와 연소실 설계에 사용될 재생냉각형 칼로리미터의 냉각유로를 설계하였다. 사용할 펌프의 수두는 5기압이며 이로써 끓는점 아래에서 작동할 수 있고 동시에 넓은 냉각 면적을 가지는 유로의 형상을 결정하였다. 유로에서의 압력강하와 온도분포는 전산유동해석에 의하여 구하였고 열부하는 기존의 연소 해석과 1차원해석에 의한 결과를 적용하였다. 해석결과로서 유로의 폭이 4mm에서 2.5mm까지 2단계로 줄었다가 다시 2단계로 늘어나는 냉각유로를 설계하였으며 이 때 높이는 2mm로 일정하게 유지하였다. 유량 변화에 의한 레이놀즈 수는 1.9$\times$$10^4$, 2.4$\times$$10^4$, 2.9$\times$$10^4$이며 세 경우 모두 주어진 펌프수두 이내의 압력강하를 보였으나 온도상승과 성능상의 여유를 고려하여 레이놀즈 수 2.4$\times$$10^4$인 경우를 최종 설계안으로 결정하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제4권1호
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• pp.46-52
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• 2000

축소형 액체로켓 엔진에 적용될 재생냉각유로에 대한 전산유동해석을 수행하고 결과로서 유로 내의 압력손실과 열전달률을 예측하였다. 유로의 단면적 축소/확대가 압력손실을 증가시키지만 이차유동을 유발하고 난류화를 촉진시켜 열전달률을 상승시키는 효과가 있는 것으로 밝혀졌다. 단면적 변화는 노즐목 부근에서 일어나는데 이는 열부하가 큰 노즐목을 보호하는데 효과적이다. 또한 유량 변화로 인한 재생냉각 장치의 정량적인 성능변화를 관찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권11호
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• pp.1087-1093
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• 2008

고성능 로켓엔진용 연소기에서 열적 건전성을 확보하기 위해 적용되는 재생냉각 채널은 채널의 분기/병합, 방향 전환과 같이 복잡한 유동구조를 포함한다. 냉각유로에서 발생하는 압력 손실을 마찰과 국소유동저항으로 나눠, 각각의 유동조건에 따라 경험적으로 제시된 문헌상의 계수를 적용함으로써, 재생냉각유로 설계에 효과적으로 적용할 수 있도록 수력학적 자료를 구하였다. 해석의 타당성을 검증하기 위하여 실물형 연소기의 냉각유로 설계안에 적용하였다. 먼저, 물을 사용하였을 때 모사시제를 사용한 수류시험 결과와 비교하였다. 정량적으로 타당한 결과를 얻은 것으로 확인되어, 실유체인 케로신을 사용한 수력해석을 수행하여 CFD 결과와 비교하여 수력해석 방법의 타당성을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제16권2호
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• pp.1-9
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• 2012

2,500 N급 과산화수소/케로신 이원 추력기의 성능 향상 및 다양한 미션에 적용하기 위하여 재생냉각의 적용가능성을 검토하였다. 1-D 계산을 통해 과산화수소를 냉각제로 하는 경우에 대한 계산을 수행하였다. 설계된 재생냉각 연소기의 노즐 목에서의 열 유속은 18-20 MW/$m^2$로 예측되었으며, 그에 따른 유로의 너비는 2.5 mm 높이는 0.45 mm로 설계 되었다. 설계된 유로형상을 바탕으로 냉각 유로 내에서의 압력강하를 예측하기 위한 평판형 모델을 제작하여 실험을 진행하였고, 수치해석 결과와 비교를 수행하였다. 그 결과, 수치해석과 실험결과와의 최대 오차는 약 13%, 그리고 평균 오차는 약 5%로 계산되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.16-17
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• 2002

재생냉각은 엔진 경량화 및 높은 추력을 발생시킬 수 있으며 엔진이 장시간 작동할 경우에도 추력의 변화가 일어나지 않는 우수성으로 인해, 액체로켓엔진에서 보편적으로 사용되고 있는 냉각방식이며, 고성능 액체로켓엔진 개발에 있어서 핵심기술이다. 일반적으로 재생냉각 방식은 연소기 내벽에 형성된 냉각유로에 연료 또는 산화제를 흘려보내 고온고압의 연소실내에 온도 경계층을 생성시키면서 벽면온도를 적정온도 이내로 유지하는 것이 목적이며, 또한 냉각유로에서의 압력강하가 추진제 공급 시스템의 공급 압력의 한계값을 넘어서지 않도록 하며, 냉각후의 연료 또는 산화제의 열역학적 상태가 엔진 작동 조건에 적합하도록 제어하여야 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.163-170
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• 2011

2,500 N급 과산화수소/케로신 이원 추력기의 성능 향상 및 다양한 임무에 적용하기 위하여 재생냉각의 적용가능성을 검토하였다. 1-D 계산을 통해 과산화수소를 냉각제로 하는 경우에 대한 계산을 수행하였다. 설계된 재생냉각 연소기의 노즐 목에서의 열 유속은 18~20 $MW/m^2$ 로 예측되었으며, 그에 따른 유로의 너비는 2.5 mm 높이는 0.45 mm로 설계 되었다. 설계된 유로형상을 바탕으로 냉각 유로 내에서의 압력강하를 예측하기 위한 평판형 모델을 제작하여 실험을 진행하였고, 수치해석결과와 비교를 수행하였다. 그 결과, 수치해석과 실험결과와의 최대 오차는 약 13%, 평균 오차는 약 5%로 계산되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권6호
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• pp.37-46
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• 2018

초음속 연소기에 대해 연료에 의한 연소기 재생 냉각을 가정하여 재생 냉각 유로 형상 설계를 수행하였다. 준일차원 모델을 사용하여 고온 측 및 저온 측 유동 계산을 수행하였으며 이 과정에서 양쪽 사이의 열전달을 계산하였다. 기준 형상에서 총 열교환량은 10.7 kW, 열유속은 $566kW/m^2$, 열교환기 입출구에서의 연료 온도 변화는 153 K으로 계산되었다. 7개의 열교환기 유로 형상에 대하여 열전달 성능을 비교하였다.

• 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.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.67-72
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• 2004

경험식을 이용한 1차원 해석에 의하여 30톤급 재생냉각 연소기의 냉각 유로 설계를 수행하였다. 1차원 해석에 의한 벽온도는 3차원 CFD 해석과 비교하여 약 100 K의 온도차이를 보였다. 동일한 냉각성능을 유지하면서 냉각 채널의 최대 폭이 4mm 와 2mm인 두 가지 설계안을 제시하였다. 냉각유체의 압력강하는 20% 증가할 것으로 예측되었다. 열차 폐 코팅과 탄소 침착물의 열저항을 고려한 경우, 최대 벽온도는 700K로 예측되었다. 본 연구에서 제시한 냉각 방법은 용량이 부족한 것으로 판단되는 바 막냉각이 추가적으로 적용되어야 할 것으로 판단된다.