항력감소제 추진제의 경화시간을 단축하여 생산성을 향상시키고자 새로운 추진제 조성을 개발하였다. 신규로 개발된 추진제 조성에 대한 바인더 특성 및 공정성 확인시험을 수행하였으며 아울러 다양한 추진제의 기본특성 및 최종 성능시험을 수행하였다. 시험결과, 모든 시험 항목들이 요구된 조건들을 만족하였을 뿐만 아니라 경화시간도 약 53% 단축되어 생산성 향상에 기여되었다.
미사일용 추진기관의 신뢰성 평가는 요구되는 기술의 고도화와 사용가능한 개발 예산의 절감 측면에서 그 중요성이 더욱 높아되어지고 있다. 국내추진기관의 신뢰성은 그동안의 설계능력을 기반으로 요구수준을 만족시켜 왔으나 다품종 소량생산이 예상되는 미래 유도무기체계에 대비한 추진기관의 신뢰성 평가 기법은 현재 세계적으로 정립된 기술을 토대로 국내 독자화 할 필요가 있다. 이를 위하여 신뢰성 평가를 위한 제반 현황과 발전방향을 검토한 후에 국내에서의 적용 방안을 검토하였다.
사회의 글로벌화와 다원화로 인한 행정수요가 다양화 되고 정책문제가 복잡해지면서 이를 해결하기 위한 부처 간의 협력이 강조되고 있다. 이에 따라 다부처연구개발사업(이하 다부처사업)의 수요가 확대되고 있는 상황에서, 실무적 측면의 다부처사업 추진체계 설계 및 평가를 위한 가이드라인이 필요하다. 이를 위해, 본 연구에서는 연구개발사업의 목적 및 내용에 따른 추진체계 평가방법을 개발하는 것을 목적으로 하였다. 본 연구에서는 추진체계의 효율성 평가를 위해 거래비용 개념을 도입한 평가방법론을 제안하였다. 추진체계를 도입함으로써 절감할 수 있는 거래비용과 발생하는 조직비용의 값을 비교하여 추진체계의 효율성을 분석할 수 있는 평가방법을 설계하였고, Williamson과 Coase의 이론을 도입하여 각 비용을 측정할 수 있는 대리지표를 도출하고 설문을 설계하였다. 전문가를 대상으로 델파이 조사를 진행하여 도출된 대리지표의 기획 평가 관점에 따른 가중치를 설정하였다. 제안한 평가방법의 적용 가능성을 검증하고 보완사항을 도출하고자 현재 추진되고 있는 4개의 다부처사업에 대한 사례연구를 수행하였다. 본 연구는 다부처사업의 추진체계의 효율성을 사전적 및 사후적으로 평가할 수 있는 방법을 제시하였다는 점에서 의의가 있다.
본 연구에서는 정보화사업의 성과는 직접적으로 하나의 효과만을 발생시키지 않고 다양한 단계에서 다양한 형태의 성과로 발생된다는 점에서 정보화사업의 추진단계를 사업추진 전(前) 단계(사전평가), 사업추진 진행단계(진행평가), 사업추진 완료 후 운영단계(사후평가)로 구분하고 각 단계별로 정보화사업의 성과를 측정하기 위한 정보화사업 추진단계별 평가모형을 제시하였다. 각 추진단계별 평가영역 및 평가항목의 개발은 정보화사업 평가항목에 관한 선행연구들에 대한 이론적 고찰과 국내 외 공공부문에서 실제 적용하고 있는 사례를 중심으로 도출하였으며, 특히 본 연구에서의 중점연구대상 정보화사업인 문화정보화사업을 중심으로 제시하였다. 각 단계별 평가영역 및 평가항목으로는 사전평가에서는 사업추진 계획영역의 비용산정적정도, 사업적 타당도, 전략적 타당도, 위험도분석, 추진계획적정도의 5개의 평가항목으로, 진행평가에서는 사업추진 실행영역의 사업추진효율성, 자원관리적정도, 아웃소싱관리적정도 등 3개 평가항목을 제시하였다. 또한 사후평가에서는 정보시스템 구축성과 영역의 경우 시스템품질, 정본품질, IS 서비스 품질을, 정보시스템 운영성과 영역은 시스템의 활용도와 사용자 만족도를, 조직 및 경영성과 영역은 사업적 기여도와 전략적 기여도를 각각 제시하였으며, 아울러 각 평가항목별 세부 평가항목을 함께 제안하였다.
다목적 실용위성의 궤도전이 및 위성체 자세제어를 위한 추진시스템의 설계요소에는 구조적 안전성, 우주환경에서의 열제어를 위한 회로 및 구성하드웨어 설계, 연료계통 맥압강하를 위한 장치설계 및 추력기 배기가스 영향을 고려한 형상설계 등이 있으며, 설계검증을 위해 부분해석이 수행된다. 또한 발사환경과 우주 궤도환경에서의 추진시스템 성능평가를 위한 연제어계 기능시험, 압력인증시험, 청정도시험 및 내부/외부 누설시험이 수행된다. 본 논문에서는 추진시스템 설계 및 조립공정에 대해 기술하였고, 시험분석을 통해 시스템의 설계 및 조립공정상의 신뢰성을 검증 분석하였다.
오늘날 각국의 전력산업계에서는 발전단가를 경제적으로 유리하도록 낮추고 전력수요에 탄력적으로 대처하며 기존 발전설비를 효율적으로 활용하기 위하여 발전설비의 성능개선 및 발전소 운전 수명 연장 계획을 추진하고 있다. 최신 기술에 의한 제어게통 성능 개선은 이러한 목적을 제한된 예산과 짧은 기간내에 효과적으로 수행할 수 있는 사업으로 고려되고 있다. 근본적으로 고장-내력 기능을 가지고 있는 마이크로프로세서를 이용한 분산 디지탈 제어기술은 대용량의 공정계통을 실시각 성능분석과 예측제어를 가능케 할 뿐만 아니라 다중 제어계통으로 계통의 신뢰도 및 이용율을 높이고 발전소 운전 및 제어를 용이하게 계층적으로 구성시킬 수 있는 최신 제어 기술이다. 이로써, 사례에 밝혀진 바와 같은 제어 설계 개선 및 설비 대체로 발전소 운영의 경제성, 안전성, 신뢰성 및 편이성의 개선 효과를 달성시키고 있음을 알았다. 특히, 선진국의 원자력 발전소의 제어계통 성능개선 사례는 경제성은 물론 안전성 확보에도 큰 기여를 하고 있음이 밝혀졌다. 우리나라도 전력 수요에 경제적으로 대처하고 보다 양질의 전기를 생산하며 기존설비를 효과적으로 이용하기 위하여 현재 추진중에 있는 화력발전소 제어계통 성능 개선을 단계적으로 추진하고 있는 것은 고무적인 계획임에 틀림이 없다 하겠다. 또한, 원자력 발전소의 경우에도 안정성을 제고시키고, 발전소의 이용율을 증대시키기 위하여 추진중인 신기술을 적용한 성능 개선 사업의 단계적 추진은 당연한 추세라 할 수 있다.
로켓엔진의 연소에 필요한 추진제를 안정적으로 공급하기 위한 추진제 공급시스템의 주요 구성과 설계 주요 인자를 정리하였다 공급시스템은 추진제 주입/배출 장치, 추진제탱크 가압 및 배기 장치, 추진제 공급 주/분기 배관, 극저온 산화제 온도 유지 장치 등으로 구성되어 있다. 주요 설계 제한 조건으로는 터보 펌프 입구에서의 추진제 압력 및 온도, 필요 추진제 공급 유량 및 온도 그리고 추진제 충진 및 비상 배출 허용 시간 등이며 이는 각 로켓의 해당 임무에 따라 적절히 결정된다. 발사체로부터 할당된 중량값 이내에서 고신뢰도의 작동성, 안정성이 보장되는 시스템을 설계하여야 하며 초기 설계 단계에서 개발 및 수급 가능성을 동시에 고려하여야 할 것이다. 또한 고추력 생성을 위해 엔진 클러스터링이 수행되어야 할 경우 각 엔진으로의 균등한 추진제 배분 공급이 설계의 중요한 요구 조건이 된다. 이러한 공급시스템의 개념은 액체산소와 케로신 조합의 액체 로켓인 100kg급 소형 위성 발사체(KSLV-Ⅰ)에 적용될 예정이다.
추진제 연소 기체의 연기도(degree of smoke)의 정량적 측정을 위하여 설계, 제작된 Smoke Chamber를 이용하여, 고체 추진제의 연소 기체에 대한 연기도의 측정 기법을 확립하였으며, 몇가지 유연성 및 무연성 혼합형 고체 추진제 조성들과 복기형 추진제의 연소 기체에 대하여 온·습도 조건의 변화에 따라 연기도를 측정하여 결과를 종합, 분석하였다. 그 결과, Smoke Chamber장비를 이용한 측정을 통하여 추진제 연소 기체중의 연기 생성도를 정량화 함으로써, 기후 조건과 추진제 조성에 따른 연기도의 차이를 구분할 수 있었으며, 일차 연기(primary smoke)와 이차연기(secondary smoke)의 생성 조건 및 이들의 분리 측정이 가능하다는 결론을 얻었다. 측정 파장 영역에 대한 확장을 통하여 측정 범위룰 보완한다면, Smoke Chamber System은 향후 고체 추진제의 연소 기체의 연기 특성의 파악 및 로켓 모터 plume 연구의 기초 자료 획득에 유용하게 이용될 수 있다고 판단된다.
액체 로켓 추진기관의 개발에 가장 큰 장애요인은 연소불안정 현상이다. 연소불안정이 생기는 원인과 연소실내 음향효과에 따른 분류를 행하고 액체 로켓 추진기관 개발에서 발생하였던 연소 불안정 현상을 추진제 종류와 특성에 따라 살펴보았다. 또한 추진기관의 연소 안정성을 보장하기 위한 성능확인 시험과 연소 불안정을 억제하는 능동적, 수동적 방법에 관하여 기술하였다.
액체추진제 로켓엔진에서 분사기의 미립화 및 혼합 특성과 그에 따른 연소 특성은 성능과 안정성을 결정하는 중요한 파라미터이며 분사기는 제한된 설계 조건하에서 최대의 열방출율을 발휘하도록 설계되어야 한다. 여기서 연소효율은 연료와 산화제의 혼합특성과 충돌 분무의 미립화의 정도에 의해 결정되므로 충돌 분무 유동성의 혼합, 미립화 특성과 이에 따른 인조성능 특성을 명확하게 밝힘으로써 최대 엔진성능을 위한 설계가 가능하게 된다. 분사기의 설계에는 분사요소형태, 분사공의 형상 및 유동시스템 등이 포함되며 특히 분사요소 형태의 선택에는 추진제, 연소실냉각방법, 연소실 형상, 자동조건 및 엔진의 수명 등이 중요한 제한조건으로 고려된다. 이런 형태의 분사 요소들 중, 충돌형 분사기는 저장성 추진제를 사용하는 중, 저추력의 액체추진제 로켓엔진에 주로 사용된다. 이 분사형태는 미립화 성능이 높지 않고, 분사공 직경 및 운동량비에 따른 혼합성능이 만감하며 blow apart 등에 의한 열부하 혹은 안정성에 대한 문제가 있으나 양호한 혼합효율, 신뢰성과 제작의 용이함으로 인하여 광범위하게 사용된다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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