• 한국전산유체공학회지
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• 제21권2호
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• pp.112-119
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• 2016

NEXTSat-1 is the next-generation small-size artificial satellite system planed by the Satellite Technology Research Center(SatTReC) in Korea Advanced Institute of Science and Technology(KAIST). For the control of attitude and transition of the orbit, the system has adopted a RHM(Resisto-jet Head Module), which has a very simple geometry with a reasonable efficiency. An axisymmetric model is devised with two coil-resistance heaters using xenon(Xe) gas, and the minimum required specific impulse is 60 seconds under the thrust more than 30 milli-Newton. To design the module, seven basic parameters should be decided: the nozzle shape, the power distribution of heater, the pressure drop of filter, the diameter of nozzle throat, the slant length and the angle of nozzle, and the size of reservoir, etc. After quasi one-dimensional analysis, a theoretical value of specific impulse is calculated, and the optima of parameters are found out from the baseline with a series of multi-physical numerical simulations based on the compressible Navier-Stokes equations for gas and the heat conduction energy equation for solid. A commercial code, COMSOL Multiphysics is used for the computation with a FEM (finite element method) based numerical scheme. The final values of design parameters indicate 5.8% better performance than those of baseline design after the verification with all the tuned parameters. The present method should be effective to reduce the time cost of trial and error in the development of RHM, the thruster of NEXTSat-1.

• 한국항공우주학회지
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• 제45권4호
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• pp.328-341
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• 2017

발사체의 추력벡터제어를 위한 구동장치시스템에서 관성부하를 갖는 전기기계식 위치서보 시스템의 공진 특성과 유연한 기체구조체 지지부의 구조공진이 결합되어 합성공진이 발생한다. 이렇게 발생한 공진은 발사체의 자세제어시스템에 되먹임되어 자세안정성에 영향을 줄 수 있다. 본 논문에서는 발사체의 추력벡터제어를 위한 직구동 방식의 전기기계식 구동장치의 합성공진을 해석하기 위한 모델을 소개하고 합성공진 현상을 저감하여 구동기의 동특성을 개선하는 동적 하중 되먹임 제어기법의 해석 및 시험 결과를 기술하였다.

• 항공우주기술
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• 제3권2호
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• pp.56-64
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• 2004

본 연구에서는 소형위성발사체의 고체모터 가동노즐용 추력벡터제어 구동장치를 제어하기 위한 컴퓨터 하드웨어 설계에 관한 내용을 기술하였다. 구동장치 제어 컴퓨터는 관성항법장치로부터 제어명령을 받아 작동기를 구동하는 장치로, 발사체 내외의 다른 장비들과 통신을 하는 기능도 갖추고 있다. 구동장치 제어 컴퓨터는 고속의 제어 알고리즘 연산에 적합하도록 디지털 시그널 프로세서를 주 프로세서로 채택하여 KSR-III의 아나로그 제어기와 비교할 때 안정성과 신뢰성, 유연성을 더 갖추도록 설계하였다. 설계된 제어 컴퓨터는 여기 프로그램 개발용 타겟 보드 제작을 거쳐 1차 시제품으로 개발되었다. 여기에서는 최상위단계의 설계 요구조건과 하드웨어 구성, 지상지원장비에 대해서도 기술하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권4호
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• pp.67-75
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• 2004

액체로켓 엔진시스템에 있어서 과도 해석은 시스템 시험 항목이나 시험 횟수의 선정과 개발 기간 등의 단축을 위해 반드시 필요한 항목이다. 본 연구에서는 터보펌프 공급식 로켓 엔진의 수학적 모델을 구성하였으며. 이를 이용하여 추력 제어 밸브의 개도 변화에 따른 엔진의 작동 모드 변화에 대한 과도해석을 수행하였다. 검증을 위하여 AnaSyn을 이용한 모드 해석 결과와 비교하여 2% 범위 내로 일치하는 것을 확인하였다. 또한 로켓 엔진 시스템의 과도해석 모델을 이용하여 엔진 구성품에 대한 시스템 차원의 설계 변수 결정이 가능함을 보였다. 압력안정기(pressure stabilizer)는 가스발생기 혼합비를 균일하게 유지시켜주는 장치로서, 이에 대한 감쇠 강제진동 모델을 세워 고유진동수와 감쇠비의 함수로 안정 영역을 구하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.347-350
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• 2006

로켓 추진제 등급에 속하는 고농도 과산화수소는 상온에서 저장 가능한 단일추진제로써 최근 환경 문제가 대두되면서 재조명을 받고 있다. 본 연구에서는 과산화수소를 추진제로 사용하고 저/고온부 촉매, 즉 이원 촉매 시스템을 이용하는 가스발생기에 대한 연구를 수행하였다. 저온에서 반응 특성이 우수하고 냉시동이 가능한 $K_2MnO_4$와 고온용 촉매인 $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3(LSC)$ 촉매를 결합한 결과 기존의 낮은 성능을 가지는 단일 촉매 가스발생기에 비해 매우 높은 효율을 보였다. 이는 로켓 상단의 자세제어, 소형 위성용 추력기, 터보 펌프 구동을 위한 가스발생기 등으로 확장될 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.139-145
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• 2006

액체추진제로켓엔진(LRE)은 로켓의 궤도 및 동특성 제어에 있어서 가장 중용한 부분 중 하나이다. LRE 제어 목적은 주어진 추력 궤도에 맞추어 추력을 조절하는 것과 주연소실과 가스발생기 내의 연소가스의 온도가 일정 범위를 넘어가지 않도록 추진제의 혼합비를 일정하게 유지시키는 것이다. 이런 제어 목적을 가진 LRE는 LRE를 구성하고 있는 구성품 간의 상호간섭에 의하여 다중제어가 쉽게 이루어지지 않는다. 본 연구에서는 LRE에 대한 동특성 모델을 구성하였으며 PID 제어와 PID+Q-ILC 제어로직을 적용한 결과에 대해 해석하였다. 전산모사 결과, PID 제어 보다 PID+Q-ILC 제어 방식을 적용할 경우 오차를 더욱 더 줄일 수 있는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.613-615
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• 2009

본 논문에서는 한국형 우주발사체의 TVC 시스템 및 제어밸브류 분야에서 (주)한화 항공우주/기계연구소의 개발 현황을 소개하고 있다. KSR-III TVC 시스템의 성공적인 개발을 기반으로 당소는 KSLV-I의 TVC 시스템 및 RCS 계통의 제어밸브들을 개발하였으며 KSLV-II의 선행 연구로서 엔진 공급 계통의 산화제 및 연료 유량제어밸브와 산화제 개폐밸브의 개발에 참여하고 있다. 항공우주 핵심 구성품 및 시스템 개발 분야에서의 축적된 경험과 기술력을 바탕으로 한화는 향후 KSLV-II 개발에 일익을 담당하고자 한다.

• 항공우주기술
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• 제6권2호
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• pp.164-170
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• 2007

본 논문에서는 근래에 들어 중/소형급 추진기관을 갖는 발사체의 추력벡터제어용 구동 장치시스템으로 적용 연구가 활발히 진행되고 여는 전기-기계식 구동장치시스템에 대한 설계 및 해석, 이에 기반을 둔 시제품 제작 및 시험 수행 결과를 기술하였다. 아울러 발사체 적용 추진기관 형상 및 규모를 기준으로 적합한 구동장치시스템의 원천동력 형상을 분류하였다. 국내에서 개발 중인 중/소형 추진기관 추력벡터제어용 구동장치시스템의 원천 동력은 배터리의 전기동력이며 이를 사용한 구동장치 형상은 전기-유압식과 전기-기계식으로 구분된다. 전기-기계식 형상이 전기-유압식 보다 작은 동력 변환 과정을 수행하기 때문에 원천동력 대비 구동기 출력동력의 비율을 나타내는 전효율이 우수한 것으로 분석되었다. 아울러 유사한 동력 규모와 기능을 갖는 구동장치시스템을 구성할 경우 전기-기계식 형상이 소요 부품의 수가 감소하여 중량 측면에서도 우위에 있음을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.156-164
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• 2010

고농도 과산화수소를 이용하는 1,200 N 급 이원추진제 로켓 엔진 개발을 위한 선행 연구의 일환으로 이원추진제 엔진 요소를 설계하고 실험적으로 연구하였다. 공급된 과산화수소의 분해 성능을 비교하기 위해, $MnO_2$와 Pb가 첨가된 $MnO_2$ 촉매들에 대한 실험을 하였다. 실험결과를 바탕으로, 촉매 반응기를 설계하였으며, 97.2%의 분해 효율을 얻었다. 별도의 점화원이 없이 자연점화를 이용하기 위해, 다양한 당량비에 대해 자연점화 실험을 수행하였다. 모든 실험조건에서 자연 점화를 확인하였으며, $C^*$ 효율은 90% 혹은 그 이상을 보였다. 추력측정 결과, 가장 높은 추력은 830 N을 보였으며, 94.1% 이론 비추력을 적용했을 경우, 진공 추력 1,035 N으로 계산되었다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2009년도 제37회 하계학술대회 초록집
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• pp.384-384
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• 2009