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SiO2 계열 젤화제에 따른 케로신 젤 연료의 유변학적 특성 연구 (Rheological Characteristics of Kerosene Gel Fuel with SiO2 Gellant Derivatives)

  • 김재우;전두성;강태곤;장석필;구자예;문희장
    • 한국추진공학회지
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    • 제16권6호
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    • pp.23-31
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    • 2012
  • 본 연구에서는 $SiO_2$ 계열 젤화제로 알려진 Aerosil(R) R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료를 제작하였다. 케로신 계열 연료로는 Jet A-1을 사용하였으며 젤화(gelification) 여부를 확인하기 위한 전단박화(shear thinning) 현상은 멱법칙(power-law) 모델을 이용하여 검증하였고 제작된 모든 젤 연료는 전단박화 효과와 함께 $SiO_2$ 젤화제의 함유량이 증가할수록 젤의 점도가 높게 형성됨을 확인하였다. 본 연구에서 사용된 젤화제 중 Aerosil(R) R972를 첨가한 젤 연료의 점성계수가 전단률 전 영역에 걸쳐 멱법칙 모델을 따르는 것이 확인되었으며 상대적으로 Silica 230과 Silica 530을 첨가한 젤 연료는 전단률 150 [1/s] 근방 이하에서 멱법칙이 유효하지 않음을 알 수 있었다. 또한, 젤화제 함유량이 증가할수록 vortex 혼합법과 수동 혼합법 간의 유변학적 특성이 크게 차이 나는 것이 관찰되었다.

알루미늄 나노입자 첨가량에 따른 케로신 젤의 유변학적 특성 변화 (Rheological Properties Investigation of Kerosene gels with Nano-Aluminum Particles)

  • 김시진;한승주;김진곤;강태곤;문희장
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.469-473
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    • 2017
  • 본 연구에서는 젤화제 Thixatrol$^{(R)}$ 및 100 nm 크기의 알루미늄 입자 첨가량에 따른 케로신 기반 젤 추진제를 제작하여 유변학적 특성을 파악하였다. 케로신 젤 추진제는 젤화제 첨가량 2.5 wt%, 5 wt%, 7.5 wt%의 세 가지 젤을 제작하였으며, 알루미늄이 첨가된 젤은 젤화제 7.5 wt%를 기반으로 입자 첨가량 10 wt%와 20 wt%의 두 가지 블렌딩 알루미늄 젤을 분석하였다. 회전형 rheometer를 이용하여 각 시료의 점도를 측정한 결과, 젤화제 첨가량 증가 및 알루미늄 입자 증가에 따라 점도 값이 정성적으로 증가하는 경향을 보였다. 그러나 20 wt%의 높은 금속입자 함유 젤의 경우, 입자간 응집, 고형화로 인해 낮은 전단변형률 구간에서 조차 측정 신뢰도가 낮아 회전형이 아닌 모세관 또는 다양한 방식의 점도계 활용이 요구된다.

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SiO2계열 젤화제 입자크기에 따른 니트로메탄 젤 추진제의 유변학적 특성 연구 (Rheological Characteristics of Nitromethane Gel Fuel with Nano/Micro Size of SiO2 Gellant)

  • 장진우;김시진;한승주;김진곤;문희장
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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    • pp.456-461
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    • 2017
  • 본 연구에서는 이산화규소를 젤화제로 사용한 니트로메탄 젤 추진제의 유변학적 특성을 분석하였다. 니트로메탄 젤은 나노 또는 마이크로 입자 크기의 젤화제를 각각 5 wt%, 6.5 wt%, 8 wt% 함량으로 첨가하여 제작되였으며 점도 측정 실험은 회전형 점도계를 이용하여 측정을 수행하였다. 제작된 젤 추진제는 항복응력이 존재함을 확인하였고 측정 범위 전 구간에서 전단박화 거동을 보이며 나노 크기의 젤화제를 첨가한 젤 추진제의 경우 마이크로 크기 대비 낮은 전단속도(1 ~ 100 1/s) 영역에서 높은 점도를 보였다. 또한 니트로메탄 젤 추진제의 경우, Herschel-Bulkley 모델 보다는 Teipel과 Forter-Barth가 제시한 모델을 사용하는 것이 적합함을 확인하였다.

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$SiO_2$ 젤화제를 첨가한 Jet A-1 젤 추진제의 특성 연구 (Characteristics of Jet A-1 Gel Propellant with $SiO_2$ Gellants)

  • 김재우;전두성;문희장
    • 한국추진공학회:학술대회논문집
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    • 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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    • pp.337-340
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    • 2011
  • 본 연구에서는 케로신 계열 액체 연료인 Jet A-1에 $SiO_2$계열의 젤화제인 Aerosil(R) R972, Silica 230, Silica 530을 첨가하여 젤 추진제를 제작하고 젤화 (gelification) 여부를 확인하기 위해 비 Newton 유체의 대표 모델인 power law model을 이용하였다. 본 연구에서 제작한 모든 젤 추진제는 전단박화 효과와 함께 젤화제의 함유량이 증가할수록 젤 추진제의 점도가 높게 형성됨을 확인하였다. Aerosil(R) R972를 첨가한 젤 추진제는 전단률 증가와 함께 점도가 power law model을 따르며 감소하는데 반해 Silica230과 Silica 530을 첨가한 젤 추진제는 전단률 100 [1/s] 이전 구간에 대해 power law model에 벗어남을 확인하였다.

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금속입자 첨가에 따른 모사젤 추진제의 표면장력 변화 (Surface Tension Change of Simulant Gel Propellant according to the Metal Particle Addition)

  • 김계환;김시진;한승주;김진곤;문희장
    • 한국추진공학회지
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    • 제21권3호
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    • pp.34-40
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    • 2017
  • 본 연구에서는 모사젤 추진제의 표면장력을 적환법(Du $No{\ddot{u}}y$ ring method)을 이용하여 측정하고 젤화제 및 금속입자 첨가량에 따른 표면장력 변화를 분석하였다. 금속입자 첨가에 따른 영향을 파악하기 위해 증류수를 기반유체로 그리고 젤화제는 Carbopol 941을 사용하였으며, 금속입자로는 평균입도 100 nm의 구형 스테인리스 304 입자를 사용하였다. 측정결과, 표면장력은 젤화제의 첨가량 증가에 따라 증가하였으나, 모사젤 추진제 내에 금속입자 첨가에 따른 표면장력은 다른 경향을 나타내었다.

젤 추진제의 분무 및 연소특성 연구동향 (Research Trends of Spray and Combustion Characteristics Using a Gelled Propellant)

  • 황태진;이인철;구자예
    • 한국추진공학회지
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    • 제15권5호
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    • pp.96-106
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    • 2011
  • 젤 추진제는 젤 추진 시스템에서 액체 추진 시스템과 같이 제어의 용이성, 저장성, 취급성, 비누설성 등과 같은 장점을 포함한다. 또한, 젤 추진제는 액체 추진제와 비교했을 때 보다 높은 발열량 특성을 나타내며, 금속 입자(알루미늄, 보론)의 첨가로 높은 비추력을 얻을 수 있다. 미립화 특성과 관련하여 젤 추진제는 젤화제의 다양한 점도와 금속 입자의 첨가 정도에 따라 저조한 미립화 특성을 나타낸다. 젤 추진제의 미립화 특성 향상과 연소 효율을 증대 시키기 위해 젤화제의 함유량 변화와 금속 입자의 첨가 정도에 따른 젤 추진제 제조 기술을 바탕으로 동적 분무 특성, 연소 특성 연구를 수행하고 있으며, 이에 대한 연구동향을 소개한다.

상압조건에서 1-부탄올 젤 연료액적의 연소특성 (Combustion Characteristics of a 1-Butanol Gel Fuel Droplet in Atmospheric Pressure Condition)

  • 남시욱;김혜민
    • 한국분무공학회지
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    • 제26권3호
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    • pp.120-126
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    • 2021
  • Combustion characteristics of a 1-butanol gel fuel were studied in atmospheric pressure condition. The butanol gel fuel was manufactured by adding hydroxypropyl-methyl cellulose (HPMC) as a gellant and the effect of the gellant concentration was observed. The combustion process of a single butanol gel droplet was divided into 3 stages including droplet heating, microexplosion, and gellant combustion. The flame was distorted compared to butanol + water mixture because of micro-explosion during the combustion. Increase of gellant concentration delayed the droplet ignition, but the combustion rate was improved due to the mass ejection during the micro-explosion.

젤 모사 추진제의 점도 변화에 따른 분무 분열 및 파장 변화 특성 (Breakup Process and Wave Development Characteristics of Gel Propellant Simulants at Various Gelling Agent Contents)

  • 황태진;이인철;김정훈;김도헌;구자예
    • 한국분무공학회지
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    • 제16권3호
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    • pp.140-145
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    • 2011
  • Gelled propellants are non-Newtonian fluids in which the viscosity is a function of the shear rate, and they have a high dynamic shear viscosity which depends on the amount of gelling agent contents. The present study has focused on the breakup process, wave development of ligament and liquid sheets formed by impinging jets with various gelling agent contents. The breakup process of like-on-like doublet impinging jets are experimentally characterized using non-Newtonian liquids. The spray shape with elliptical pattern is distributed in a perpendicular direction to the momentum vectors of the jets. Gelled propellant simulants with high viscosity jets are more stable and produce less pronounced surface waves than low viscosity jets. Gelled propellant simulants from like-on-like doublet impinging jets have the spray shape of closed rim patterns at low pressure. As the injection pressure increased, rimless patterns which were composed of ligament sheets and small droplets emerged due to the effect of the aerodynamic action.

압력선회형 인젝터를 이용한 젤 추진제의 분열특성 연구 (Study on Breakup Characteristics of Gel Propellant Using Pressure Swirl Injector)

  • 조장희;이동희;김설희;이동근;문희장
    • 한국추진공학회지
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    • 제25권5호
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    • pp.10-17
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    • 2021
  • 본 연구에서는 압력 선회형 인젝터를 이용한 모사 젤 추진제의 분무실험을 수행하여 젤화제 첨가량에 따른 분무특성을 파악하였다. 실험을 통해 인젝터 내부의 공기층이 노즐에 국부적으로 형성되며 점차 와류실까지 확장되는 것을 확인하였으며 뉴턴 유체의 공기층 발달과정과 형상학적으로 유사한 경향성을 보였다. 분무형상은 4개의 유형으로 구분하였으며, 이를 공기층의 형성과정과 연관하여 형상학적으로 분석하였다. 분무형상을 바탕으로 일반화된 레이놀즈수, 웨버수 및 오네소지수와 같은 무차원 수에 따라 분열영역을 구분하였다. 추후 분무성능에 영향을 미치는 와류실 형상변화에 따른 공기층의 형상과 안정성, 이에 따른 분무특성에 관한 연구가 추가로 필요할 것으로 사료된다.

버섯을 이용한 젤리 제조 및 품질특성에 관한 연구

  • 정기태;주인옥;최정식;최영근
    • 한국식품영양학회:학술대회논문집
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    • 한국식품영양학회 2001년도 동계 학술심포지움
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    • pp.130-130
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    • 2001
  • 버섯은 특유의 향과 풍미 뿐 아니라 단백질, 다당류, 비타민, 무기질 등을 고루 함유란 저칼로리 영양식품으로서 가치가 높고, 최근에는 생체방어, 항상성 유지, 질병의 회복뿐만 아니라 암, 뇌졸중, 심장병 등의 성인병에 대한 예방과 개선효과가 있는 것으로 알려져 기능성 식품소재로서 활용가치가 높아지고 있다. 그러나 버섯류는 대부분 생체 또는 건조품으로 소비되고 있으며 재배기술이 개선되어 점진적으로 생산량이 증가되나. 수요가 이를 따르지 못해 계절적 공급과잉으로 가격파동이 우려된다. 따라서 출하조절과 버섯 수요를 확대를 위하여 영지, 표고, 눈꽃동충하초 그리고 번데기동충하초를 이용한 버섯젤리의 제조와 제품의 색도, 물성 및 기호도를 조사 비교하였다. 버섯 젤리 제조를 위한 추출액의 적정혼합비율을 선발한 결과, 영지버섯 젤리는 버섯추출액 85%, 대추추출액 10%, 황기추출액 5%를 혼합했을 때, 표고버섯 젤리는 버섯추출액 80%, 대추추출액 10%, 감초추출액 5%, 오미자추출액 5%를 혼합했을 때, 눈꽃동충하초와 번데기동충하초 젤리는 버섯추출액 85%, 대추추출액 10%, 감초추출액 5%를 혼합했을 때 가장 우수하였다. 젤화제 종류별로 버섯 추출액에 대한 응고 효과는 모든 버섯에 대해 carrageenan이 가장 효과적이었다. 버섯 젤리의 색도는 carrageenan 첨가량에 따라 큰 차이가 없었고, hardness, gumminess, chewiness는 증가하는 경향이었다. 관능은 젤화가 완전히 이루어지면서 hardness가 낮은 carrageenan 0.6% 첨가가 가장 우수하였다.

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