• 한국항공우주학회지
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• 제33권3호
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• pp.78-85
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• 2005

본 연구는 재생냉각 시스템 설계를 위한 설계절차를 확립하고, 프로그램을 개발하는 것이다. 재생냉각 시스템 개발을 위한 설계변수를 도출하기 위해서 물을 냉각제로 하는 냉각 시스템을 설계절차에 맞추어 설계하였다. 물을 냉각제로 하는 $250kg_{f}$급 엔진을 이용한 연소시험을 통해서 제안된 예측결과와 실험결과를 비교하였고, 비교적 일치함을 보였다. 이와 같이 검증된 설계 프로그램이 케로신을 냉각제로 하는 재생냉각 시스템에 적용 가능함을 확인하였다. 본 연구를 통해 얻은 기초 자료와 관계식은 실제 액체로켓엔진 설계에 직접 사용 가능할 것이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.636-640
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• 2011

막냉각은 재생냉각채널을 통과하는 추진제의 일부를 연소실 벽면으로 선회 분사하여 연료 과잉 혼합층을 형성함으로서, 벽면 열유속을 감소시키는 효과적인 냉각 방식이다. 본 연구에서는 초임계 압력 조건하에서 분사되는 케로신 막냉각이 재생냉각 연소기 내부의 연소와 냉각 특성에 미치는 영향을 정량적으로 예측할 수 있는 해석모델을 개발하였으며, 실제 연소기 시제품에 대한 연소시험 결과와 비교하였다. 지속적인 모델의 개선을 통해 향후 냉각설계안에 따른 성능, 냉각, 압력손실, 그리고 무게 등과 같은 상반된 요구조건을 종합적으로 비교/분석하는 설계도구로 활용될 것으로 기대된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제32권4호
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• pp.111-117
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• 2004

케로신과 액체산소를 추진제로 하며, 10톤을 설계 추력으로 하는 우주 발사체의 2단용 액체로켓엔진의 재생 냉각 특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 또한 보조적인 냉각 방법으로서 노즐 확장부에는 대기로의 복사 방열에 의한 냉각을 적용하였다. 본 연구를 통해, 케로신을 연료로 하는 10톤 추력의 2단용 액체로켓엔진에서 재생냉각과 복사 냉각에 의한 냉각 기구만으로는 소재의 열 및 열구조적인 불안정성과 냉각채널에서의 과다한 압력강하에 의해 적합하지 않다는 것을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제56권9호
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• pp.49-53
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• 2016

액체로켓엔진은 연소실의 온도가 약 3,600K로서 냉각시스템은 필수적이다. 지금까지 대표적으로 사용되어온 냉각방법은 재생냉각과 막냉각으로 아임계압력에서 다양한 실험연구에 의해서 설계가 진행되어 왔다. 아임계압력에서 얻어진 유동구조 이해 및 설계경험식은 초임계 압력에서는 물성치가 급격히 변하기 때문에 재정립될 필요가 있다. 특히 열전달 성능을 좌우하는 난류유동구조가 크게 바뀌기 때문에 초임계 유체에 대한 난류유동 및 열전달연구가 진행될 필요가 있다. 이 글에서는 초임계 압력조건에서 난류열전달 연구동향을 소개하고자 한다.

• 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.

• 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.

• 한국추진공학회지
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• 제7권4호
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• pp.46-52
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• 2003

액체추진로켓엔진에서는 고온, 고압의 연소가스로부터 엔진을 보호하기 위하여 재생 냉각을 많이 사용한다. 이 재생 냉각의 유동장 해석과 열전달을 수치해석하였다. 형상은 연소실, 노즐 및 냉각 채널 모두를 2차원 축대칭으로 가정하였다. 연소실 및 노즐의 유동장은 압축성 유동장 해석을 통하여 구하였고, 냉각 채널은 고체 열전달로부터 구하였다. 유동장과 온도장은 모두 정상상태로 가정하였다. 노즐에서 구한 열유속은 냉각채널 벽면에서의 온도 분포를 구하기 위해 사용하였다. 결과로는 냉각 채널 벽면에서의 온도 변화와 냉각제의 온도 변화를 구하였다. 냉각 채널의 형상 변화와 냉각제의 유량 변화에 따른 냉각 채널 벽면에서의 온도변화를 조사하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.134-138
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• 2005

재생냉각형 액체로켓 연소기 챔버의 냉각 채널부의 상온상태의 구조설계와 검증시험을 수행하였다. 재생냉각 연소기 냉각 채널부에 사용하는 크롬동 합금의 상온 인장시험을 수행하여 재료의 탄소성 물성치를 확보하였으며 냉각 채널의 탄소성해석은 이 물성치를 이용하여 수행하였다. 해석결과의 검증을 위해서 평판형태의 냉각채널 시편을 제작하여 강도시험을 수행하였다. 탄소성 구조해석과 결과와 시편의 수압시험 데이터를 비교한 결과 구조해석과 시험이 약간의 차이는 있지만 비교적 잘 일치하였으며 채널의 단면 두께가 작기 때문에 제작상의 가공오차가 채널의 구조적인 안정성에 큰 영향을 미치는 것을 확인하였다.

• 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.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.189-192
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• 2004

소형 액체로켓엔진의 냉각특성 연구를 위한 연소시험장치를 개발하였다. 본 연소시험장치는 물과 kerosene 냉각이 가능하며, 특히 재생냉각이 가능하도록 설계되었다. 시험에 사용되는 연소기는 혼합기, 점화기, 실린더 및 노즐부가 각각 분리되어 개별 냉각이 가능하도록 설계되었다. 현재 본 연소 시험장치를 이용한 소형 액체로켓엔진의 물 냉각 및 kerosene 냉각 시험이 수행 중에 있으며, 향후 LNG(Liquefied Natural Gas) 및 기체 메탄을 이용한 재생냉각이 가능하도록 시험장치를 개량할 예정이다.