• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.59-66
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• 2007

부분분사비에 따른 초음속 충동형 터빈 성능변화에 대하여 실험적 연구를 수행하였다. 실험은 개방형액체로켓 엔진의 터보펌프에 사용되는 터빈을 이용하였으며 부분분사비 조절을 위해 실험용 노즐블럭을 설계/제작하였다. 실험에 사용된 터빈은 축대칭 수축-확산형 노즐을 갖고 있으며 작동노즐의 개수조절을 통해 부분분사비를 변화시켰다. 작동유체는 고압공기를 사용하였다. 실험결과 초음속 충동형 축류터빈은 부분분사비 변화에 따른 성능변화가 크지 않은 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.43-48
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• 2010

본 연구에서는 속도 복합형 초음속 충동형 터빈의 동익 오버랩에 대해 전산해석을 수행하고, 그 성능특성을 분석하였다. 전산해석 결과를 통해 익근보다는 익단에 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능을 향상시키는데 더 효과적이며, 익근과 익단 모두 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능 향상 가장 큰 것으로 나타났다. 하지만 2단 동익 오버랩의 경우, 전체 터빈에서 2단이 발생시키는 출력이 약 22~23%에 지나지 않으므로 2단 동익 오버랩에 의한 터빈 성능 향상은 크지 않은 것으로 파악되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.145-148
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• 2008

현재 항우연에서 개발 중인 우주발사체 터보펌프에 사용되는 터빈은 단단 충동터빈을 적용하고 있다. 우주발사체의 안정성을 위해 팁 간극을 비교적 많이 허용하고 있는데, 효율적인 면에서는 반동터빈 보다 다소 뒤지지만, 높은 출력비를 가지는 충동터빈이 팁 간극이 커질 때 어떤 효율경향을 나타내는지 알아보는 일은 의미 있는 일이다. 실험은 아음속 조건에서 실험하였고, 팁 간극을 각각 코드기준 1%$\sim$20%일 경우 충동과 반동 각각의 경우에 대하여 하류 전압손실을 측정하였다. 측정결과 팁 간극이 10%보다 더 커지면, 충동터빈이 오히려 전압손실량이 반동터빈보다 더 작아진다. 이것은 팁 간극이 비교적 큰 조건에서 충동터빈이 반동터빈보다 효율이나 출력비 면에서 더 나은 성능을 나타냄을 의미한다.

• 항공우주기술
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• 제9권2호
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• pp.185-192
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• 2010

75톤급 터보펌프를 대상으로 한 속도복합형 터빈과 설계회전수를 50% 증가시킨 30톤급 터보펌프 터빈 적용을 위한을 압력복합형 터빈 설계를 수행하였다. 속도복합형 터빈의 경우 1차원설계-유동해석-1차원설계의 반복적인 설계과정을 통해 원형노즐을 적용한 2열 초음속 충동터빈의 특성을 파악하였으며 최종적으로 기본형인 1열 충동형 터빈 대비 비출력 23.1% 향상, 무게 5% 감소된 ver. 14h 모델을 완성하였다. 압력복합형 터빈은 에너지 회수 비율, 2단 노즐 출구각, 2단 노즐 누설유량, 단별 출력 비율 등의 새로운 인자의 고려하여 각 변수의 성능에 미치는 영향을 검토하였으며 1차원 해석 기준 비출력이 36%가 증대되고 무게는 51% 감소한 터빈을 설계하였다. 압력복합형 터빈의 높은 성능을 위해서는 1단 및 2단 노즐의 형상설계가 매우 중요할 것으로 판단되며 유동해석을 통해 최적화할 예정이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권8호
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• pp.99-106
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• 2003

본 논문에서는 액체추진로켓용 터보펌프내 초음속 충동형 터빈의 공력성능 향상을 위해 기하학적 설계변수를 수치적으로 연구하였다. 터빈의 기하학적 설계변수는 아랫면, 윗면 원호반경, 입사각, 익단두께로 설정, 적절한 구속조건을 도입하였고 목적함수로는 최대파워를 채택하였다. 목적함수를 얻기 위해 2-D Navier-Stokes 방정식과 Chien의 k-$\varepsilon$ 난류 모델링을 수치적으로 계산하였다. 초기모델에서 이형 중앙부에 흐름박리를 볼 수 있었으나 개선된 익형에서 흐름박리는 제거되었다. 본 연구를 통해 약 3.2 %의 축 파워가 증대되었다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권1호
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• pp.8-13
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• 2017

한국형 발사체 3단 엔진용 터보펌프 터빈에 관해 성능 시험을 수행하여 성능 특성 결과를 분석하였다. 터빈은 초음속 충동형 방식의 단단 형태이며, 노즐은 시동 노즐 1개와 정상 운전용 노즐 4개로 이루어졌으며, 부분 분사 형태로 되어 있다. 한국항공우주연구원 내의 고압 공기 터빈 상사 시험 설비를 이용하여 상사 시험을 수행하였다. 시험 결과 효율은 회전수 변화에 크게 변화하며, 이에 반해 압력비 변화에는 다소 작게 변화하는 초음속 충동형 터빈의 일반적인 특성을 보이고 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.143-148
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• 2007

액체 추진 로켓을 구동하는 충동형 터빈은 크기가 작고 가벼워야 하며 큰 출력을 발생시켜야 한다. 충동형 터빈은 초음속 조건에서 작동되기 때문에 유동 특성이 매우 복잡하여 성능 예측은 주로 수치해석에 의존해 왔다. 그러나 신뢰성을 확보하기 위하여는 해석결과를 실험으로 검증하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 설계에 사용되는 주요 변수들의 영향을 확인하기 위하여 회전하는 3차원 축류 터빈을 2차원 형상으로 모사하여 실험하였다. 먼저 노즐 출구에서의 마하수를 측정하였으며, 이론적인 노즐 추력식을 유도하여 터빈 블레이드에 작용하는 깃하중을 계산하였고 측정된 결과와 비교하였다. 또한 추력 계수를 구하고 이를 통해 터빈 출력을 예측하여 설계 요구 조건의 타당성을 확인하였다

• 한국추진공학회지
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• 제15권1호
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• pp.19-28
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• 2011

본 연구에서는 속도 복합형 초음속 충동형 터빈의 최적 동익 오버랩을 선정하기에 앞서, 사전연구차원에서 동익 오버랩에 따른 터빈 성능특성을 분석하였다. 축대칭 노즐과 환형 노즐 대신에 사각단면 초음속 노즐이 적용된 속도 복합형 터빈에 대해 연구를 수행하였다. 상용 유동해석 프로그램을 이용한 터빈의 3차원 전산해석을 통해 익근보다는 익단에 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능을 향상시키는데 더 효과적이며, 익근과 익단 모두 오버랩을 적용한 경우가 터빈의 성능 향상 가장 큰 것으로 나타났다. 2단 동익 오버랩의 경우, 전체 터빈에서 2단이 발생시키는 출력이 약 22~23%에 지나지 않으므로 2단 동익 오버랩에 의한 터빈 성능 향상은 크지 않은 것으로 파악되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.561-565
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• 2009

초음속 충동형 터빈의 성능에 관해 시험적 방법으로 고찰하였다. 초음속 충동형 터빈은 고온, 고압의 연소가스로 구동되나, 연구원 내의 시험장치 한계 및 위험성으로 인해 고압의 공기를 이용하여 상사점에 대한 성능 시험을 수행하여 실매질 시험시의 터빈 성능을 예측하였다. 실제 연소가스로 구동되는 노즐 면적을 가지는 본품용 터빈 시험기를 공기로 구동시킬 경우 상사 조건을 정확히 맞추기는 어렵다. 그러므로 두 가지 상사 조건 시험을 통해 실제 설계점은 두 가지 상사점 사이에 존재하며 이 설계점은 공기의 물성치에 맞게 계산된 노즐 면적을 가지는 시험용 터빈 시험기를 통해 예측된 상사점과 비슷한 구간에 있음을 나타내었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.117-121
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• 2008

슈라우드가 장착된 초음속 충동형 터빈의 팁간극에 따른 성능변화를 시험적으로 고찰하였다. 시험은 30톤급 터보펌프용 터빈을 이용하였으며 고압공기를 이용하여 다양한 압력비 및 회전수 범위에서 이루어졌다. 터빈의 효율민감도는 기준시험점에서 0.05의 매우 작은 값을 나타내었다. 터빈효율변화는 간극의 크기에 다라 비선형적으로 변화하였으며 고정된 압력비에서 효율민감도는 회전수의 세제곱에 비례하는 것으로 나타났다. 아울러 회전수에 무관하게 효율민감도는 기준시험 압력비에서 최소값을 보이는 것으로 나타났다.