• 항공우주산업기술동향
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• 제8권1호
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• pp.96-103
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• 2010

발사체의 상단, 궤도선, 우주비행선 등의 추진기관은 불가피하게 무중력 환경에서 작동해야 한다. 이러한 비행체들이 겪는 비행 환경은 일반적인 중력장과 다르기 때문에 이에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 무중력 상태에서의 유체의 거동은 부착력, 응집력, 표면장력 등의 비중이 커지기 때문에 중력이 있는 상태에서와 다르게 나타난다. 본 논문에서는 무중력 환경에서 유체의 거동 특성에 대하여 알아보고 이런 유체의 거동 특성이 액체추진기관에 미치는 영향과 문제점에 대해 기술한다. 또한 이 문제점을 해결하기 위해 어떤 연구들이 진행되고 있는지 알아본다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.237-240
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• 2009

일반적으로 하이브리드 연소를 모델링 할 경우 고체 연료의 표면 온도를 이용하여 후퇴율을 계산하기 때문에 정확하게 고체연료의 표면온도를 예측하는 것이 필요하다. 따라서 본 연구는 하이브리드 고체 연료에 열전대를 삽입한 후, 연소실험을 통해 연료의 표면 온도를 측정하였고, 본 연구에서의 산화제 유속 범위에서의 고체 연료 표면 온도 변화를 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.649-657
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• 2019

대표적인 단일추진제로 사용되는 하이드라진은 극독성의 물질이므로 인체에 유해할 뿐만 아니라 취급이 매우 어렵다는 단점을 가지고 있다. 이를 대체하고자 최근에는 무독성의 친환경 추진제 개발 연구가 많은 관심을 받고 있다. 그중에서 스웨덴 우주공사(Swedish Space Corporation)에서 개발한 ammonium dinitramide(ADN) 계열 추진제는 하이드라진보다 우수한 성능을 가질 뿐만 아니라 우주환경에서의 성능검증을 통해 현재 상용화 단계에 이르렀다. 한편, 추력기 노즐에서 배출된 배기가스는 고진공의 우주 공간에서 확산하는 동안 위성체와 충돌할 경우 열 하중 및 표면 오염 등을 발생시켜 위성체의 성능과 수명을 감소시킬 수 있다. 하지만 친환경 추진제 추력기의 배기가스가 위성체에 미치는 영향에 대한 연구는 아직까지 본격적으로 수행되지는 않은 것으로 조사되었다. 따라서 본 연구에서는 Navier-Stokes 방정식과 직접모사법을 이용하여 ADN 계열 친환경 추진제에 대해 우주 공간에서의 배기가스 거동을 해석하고 하이드라진과 비교하였다. 이를 통해 향후 ADN 계열 친환경 추진제를 사용하는 위성체 개발 시 설계 검증자료로서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.61-67
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• 2017

본 연구에서는 VOF 기법을 이용하여 3D 그레인 형상의 연소표면적을 계산하는 프로그램을 개발하고 연소표면적 결과를 이용하여 내탄도 성능해석을 수행하였다. 연소표면적 계산 수행 시 격자 크기, 난류화염속도, 단위 계산시간을 기초로 한 매개변수의 의존성을 확인하고, 상용 3D 모델링 소프트웨어를 이용하여 산출한 면적 결과와 비교하였다. 개발 프로그램으로 산출한 연소표면적 결과를 바탕으로 고체로켓모터의 내탄도 해석을 수행하였다. 임의의 추진제 조성으로 화학평형을 계산하고 시간에 따른 연소표면적 및 모터 내부 압력을 예측하였다. 웹(web) 연소 동안 평균 압력은 5.34 MPa 으로 기존 연구 결과와 약 20%의 차이를 보였다.

• 한국표면공학회:학술대회논문집
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• 한국표면공학회 2012년도 춘계학술발표회 논문집
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• pp.221-222
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• 2012

2000년 미국에서 국가나노기술개발 전략을 발표한 이래로 현재 한국, 일본, 유럽연합, 독일, 중국, 대만 등 전 세계 60여개 국가들은 나노기술을 미래 국가 경쟁력을 결정하는 핵심요소로 인식하고, 나노국가기술개발 전략을 수립하고 경쟁하고 있다. 한국은 제 1기 나노기술종합발전계획(2001.7)과 제 2기 나노기술종합발전계획(2005.12)의 수립, 추진을 통하여 지난 10여 년 동안 나노기술연구개발, 첨단 연구시설 구축, 나노전문 인력양성, 나노기술산업화 등의 분야에서 괄목할 만한 많은 성과들을 이룩해 왔다. 특히 한국은 나노기술 경쟁구도에 있어 분기점으로 될 것으로 예상되는 2015년에 나노기술 3대 강국 진입을 목표로 설정하고, 정부의 적극적인 투자와 연구자들의 헌신적인 노력이 경주되고 있다. 최근 스마트폰 등, 이동통신기 대량보급과 함께 나노소재는 암 치료나 생체재료분야의 연구개발이 활성화되고 있다. 본고에서는 최근의 나노자성도금의 특성을 중심으로 기술하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.238-241
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• 2003

터보펌프식 기체 공급계의 액체산소 탱크는 저압이 유지됨에 따라 탱크 내에서 추진제의 기화가 활발히 이루어지게 되며, 이러한 경향은 가압 기체의 온도가 높아짐에 따라 커지게 된다. 가압헬륨의 충진량을 결정하기 위해서는 이에 대한 정밀한 해석이 필요하다. 본 연구에서는 탱크내의 유동현상을 이상유동(two phase flow) 형태로 모델링 하여 탱크 내에서의 액체산소의 증발현상에 대하여 고찰하고 가압기체 온도 및 표면 열전달 계수에 따른 필요 헬륨 가스량을 예측한다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권2호
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• pp.296-303
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• 2021

본 연구의 목적은 저독성 추진제인 ammonium dinitramide (ADN) 기반 액체 추진제 분해용 촉매로서 Cu가 담지된 honeycomb 촉매의 적용 가능성을 고찰하는 것이다. honeycomb 지지체 위에 구리, 란타늄 및 알루미나 혼합물을 wash coating 방법으로 담지하여 Cu-La-Al/honeycomb 촉매를 제조하였다. 금속 담지량이 Cu-La-Al/honeycomb 촉매의 물리·화학적 특성에 미치는 영향을 분석하였으며, ADN 기반 액체 추진제의 저온 분해 성능에 미치는 영향을 고찰하였다. Wash coating의 횟수가 증가할수록 금속의 담지량이 증가하였으며, 활성금속인Cu의 담지량을 4.1 wt%까지 증가시킬 수 있었다. Cu-La-Al/honeycomb 촉매의 BET 표면적은 3.1~4.1 ㎡/g 범위 내에 있었으며, 미세기공은 거의 존재하지않으면서약 20~200 nm 범위의메조기공과거대기공이발달한기공구조를가지고있음을확인하였다. Cu (2.7 wt%)-La-Al/honeycomb 촉매가 ADN 기반 액체 추진제의 분해 반응에서 활성이 가장 뛰어났으며, 그 이유는 표면적과 기공부피가 가장 크고 메조기공과 거대기공이 가장 잘 발달했기 때문으로 해석할 수 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권2호
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• pp.118-125
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• 2019

산화제 과잉 예연소기는 고온/고압/산화제 과잉의 환경이며, 이러한 환경에 금속은 급격한 산화가 발생할 수 있다. 본 연구에서는 고온/고압/산화제 과잉의 환경을 모사할 수 있는 설비를 구축하고 여러 금속 재질에 대해 내산화성 평가를 진행하였다. 그 결과, 온도가 높고 압력이 높은 조건에서 금속재질의 변색, 표면 거칠기에 변화와 금속 표면의 박리 현상이 관찰되었고 무게 변화도 확인하였다. 모든 실험 결과를 종합하였을 때 산화제 과잉 예연소기는 금속 재질에 대한 내산화 코팅이 필수적으로 요구되며, 사용 금속으로는 Cr과 Ni의 함유량이 가장 높은 XM-19를 활용하는 것이 좀 더 구조적 안정성을 확보할 수 있을 것으로 판단한다.

• 청정기술
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• 제25권3호
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• pp.256-262
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• 2019

Hydroxylammonium nitrate (HAN) 기반 액상 추진제는 발암물질이 아니며 연소가스 또한 독성이 거의 없어서 환경 친화적인 추진제로 주목을 받고 있다. 추력기에서 HAN 기반 액체추진제를 분해하는데 사용되는 촉매는 저온 활성 및 고내열성을 동시에 보유하고 있어야 한다. 본 연구의 목적은 metal foam 표면에 alumina slurry를 wash coating 방법으로 담지한 후, 루테늄(ruthenium) 전구체를 그 위에 담지하여 Ru/alumina/metal foam 촉매를 제조하고, 이 촉매의 HAN 수용액 분해 활성을 평가하는 것이다. Wash coating 방법으로 metal foam 지지체에 알루미나를 담지시키는 과정에서 wash coating 반복 횟수가 alumina/metal foam의 물리적 특성에 미치는 영향을 분석하였다. 알루미나 wash coating 횟수가 증가할수록 약 7 nm의 직경을 갖는 메조기공이 지속적으로 발달하여 표면적과 기공 부피가 증가하는데, metal foam에 알루미나를 코팅하는 과정을 12 회 반복하는 것이 최적이라고 판단하였다. 이 지지체에 Ru을 담지한 Ru/alumina/metal foam 촉매의 표면에도 메조기공이 잘 발달하였다. 활성금속과 알루미나를 담지하지 않은 metal foam 자체만으로도 HAN 수용액의 분해반응을 촉진할 수 있음을 알 수 있었다. Ru/alumina/metal foam-550촉매의 경우는 열분해 반응에 비해서 분해개시온도를 큰 폭으로 낮추었고, ${\Delta}P$를 크게 증가시킬 수 있어서, HAN 수용액 분해 반응에서 우수한 활성을 보였다. 그러나 이 촉매를 $1,200^{\circ}C$에서 소성하면 반응 활성이 저하되는데 이는 촉매의 표면적과 기공 부피가 급격하게 감소하고 Ru이 소결되기 때문이다. 추가적인 연구를 통해서 Ru/alumina/metal foam의 내열성을 개선할 필요성이 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권4호
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• pp.363-368
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• 2010

고체추진제의 연소가 진행될 때, 고체상에서 액체상으로, 액체상에서 기체상으로의 상변화가 일어난다. 이 때 추진제 표면에서는 액체상, 기체상이 동시에 존재하게 된다. 액체상과 기체상의 중간에서는 액체상과 기체상의 혼합으로 인하여 거품이 형성되는데, 이 구간을 용융층(Melt Layer)이라고 한다. 용융층의 윗부분, 즉 액체상과 기체상 사이에는 연소면(Burning Surface)이 존재한다. 일반적으로 고체추진제가 연소될 때 생성되는 용융층의 두께는 1기압에서 약 1마이크론 정도이다. 본 연구에서는 물리적인 상변화 현상을 상방정식을 이용하여 액체에서 기체로의 상변화 현상을 모사하였다. 이를 통하여 연소면의 두께, 형성과 전파를 모사하였다.