• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.78-84
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• 2007

탄화수소계 연료를 사용하는 재생냉각 로켓엔진 연소기에서는 벽면온도가 올라감에 따라 냉각채널 벽면에 화합물이 침전되는 코킹현상이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 현상은 냉각 유체에 의한 냉각 성능을 감소시키고 결과적으로 과열에 의한 연소기 손상을 야기할 수 있다. 본 논문에서는 재생냉각채널을 모사하는 전기가열장치 실험결과를 소개하고 실험결과를 바탕으로 구리합금과 탄화수소계 연료(Jet A-1)와의 적합성에 대해서 검토하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.113-126
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• 2021

극초음속 순항 비행체에 탑재되어 운용 가능한 능동냉각시스템을 개발하기 위해서는 탄화수소 액체연료의 흡열반응을 이용한 재생냉각 기술에 대한 일련의 연구가 선행되어야 하며, 그 중에서도 광범위한 온도/압력 조건에서의 탄화수소 항공유에 대한 열물리적 물성치 획득과 함께 재생냉각시스템용 미세채널 내에서의 초임계 탄화수소의 유동/열전달/흡열분해 특성 등에 대한 연구가 필수적이다. 이에 따라 본 연구에서는 최근 전세계적으로 수행되고 있는 효율적인 극초음속 비행체용 재생냉각시스템 개발을 위한 초임계 탄화수소 항공유의 냉각채널 내에서의 물성치/유동/열전달/흡열분해 특성에 관한 다양한 기술 및 그와 관련된 주요 연구 동향을 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권5호
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• pp.24-34
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• 2022

초임계 영역에서 작동하는 탄화수소 연료를 사용하는 재생냉각채널의 냉각성능을 예측하기 위해서는 타당한 물성 예측이 필수이다. 본 연구는 고분자 탄화수소의 임계 압축인자에 따라 밀도와 비열을 적절하게 예측하기 위해 2-파라미터 상태방정식인 SRK(Soave-Redlich-Kwong) 및 PR(Peng-Robinson) 상태방정식과 이를 합한 3-파라미터 상태방정식인 RK-PR 상태방정식에 대한 비교 분석을 수행하였다. 대표적으로 낮은 임계압축 인자를 갖는 n-dodecane 연료와 높은 임계압축 인자를 갖는 JP-10 연료를 선정하여 두 연료의 열역학적 물성을 예측할 때 적합한 상태방정식을 제시하였다. 마지막으로 밀도와 비열의 예측 결과를 NIST REFPROP 데이터와 비교하여 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.303-306
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• 2008

미국은 X-43A 를 통한 스크램제트 무인기의 비행 시험을 성공적으로 마치고 미공군 주도하에 X-51A 스크램제트 기술 실증기를 개발하고 있다. X-51A는 PWR 사의 X-1 탄화수소 연료 스크램제트 엔진을 이용하여 2008년에 지상시험을 마치고 2009년에 비행시험이 계획되어 있으며, 이를 통하여 X-51A에서 확립된 기술은 향후 DARPA의 Falcon 프로그램에 의한 HTV-3X 극초음속 시험기 및 HCV 순항기 개발에 적용될 것이다. 본 논문에서는 액체 및 초임계 JP-7 연료를 이용한 엔진 구조물의 냉각 및 연소 등 X-51의 추진기관 핵심 기술에 대하여 살펴보고자 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권2호
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• pp.98-109
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• 2021

극초음속 비행체용 능동냉각시스템의 전체적인 운용 성능을 결정하는 주요 요소는 크게 탄화수소흡열연료, 재생냉각 채널, 시스템 소재 및 구조로 구분되며, 그 중에서도 효율적인 재생냉각시스템 개발을 위한 일련의 연구는 탄화수소 항공유의 흡열반응 성능 향상으로부터 시작된다. 따라서 이전 연구에서는 탄화수소 항공유 자체의 흡열분해 특성에 대한 광범위한 연구 동향을 정리하였으며, 본 연구에서는 그에 대한 후속 연구로서 효과적인 흡열분해 특성 개선 및 성능 향상 방안으로 다양하게 시도되고 있는 촉매 분해와 수증기 개질 연구들에 대한 세부기술 분석을 수행하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.100-109
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• 2006

구리합금을 연소실 내벽으로 사용하고 탄화수소계 연료를 추진제로 사용하는 재생냉각 연소기에서 냉각채널 벽면온도가 상승함에 따라 냉각채널에 반응물이 침착되는 코킹현상이 일어난다. 이러한 현상은 냉각채널을 흐르는 연료에 의한 냉각효과를 감소시키게 되고, 높은 열유속으로 운영되는 연소기 내부벽면을 과열시켜 손상에 이르게 한다. 본 논문에서는 구성된 전기가열장치에 대해 소개하고 연소실 재질로 사용되고 있는 구리합금과 추진제로 사용되는 탄화수소계 연료 Jet A-1에 대해 가열시험 결과를 제시한다. 시험결과에 따라 각 조건에서의 구리합금과 Jet A-1의 적합성을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.71-79
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• 2010

극초음속 비행체의 속도증가와 엔진효율의 향상으로 비행체와 엔진의 열적부하가 증가하게 되었다. 극초음속 영역에서 공기흐름의 온도는 매우 높기 때문에 공냉방식을 이용한 냉각이 불가능하므로, 비행체 연료를 주 냉각제로써 이용하는 것은 필수적이다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 흡열반응은 촉매를 이용하여 전환율과 생성물 분포를 변화시킴으로써 개선될 수 있다. 고온의 액체 탄화수소는 코킹 생성을 유발하여 열교환기의 효율을 저하시키고 촉매 비활성을 촉진시킬 수 있기 때문에, 흡열연료의 흡열능력은 코킹생성(Coke formation)이 발생하기 전까지의 온도로 제한한다. 본 연구 에서는 흡열연료를 적용한 주요 냉각기술동향과 흡열연료의 특성이 기술되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.56-61
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• 2021

본 연구에서는 극초음속 비행체의 냉각제로 사용되는 액체탄화수소 연료와 흡열 촉매의 안정적 사용을 위해 Al₂O₃와 H-ZSM-5를 stainless steel tube 내벽에 코팅하는 연구를 수행하였다. 액체탄화수소 연료의 흡열분해 반응에서 coke 생성이 불가피하며, stainless steel tube reactor를 냉각채널로 사용하게 됨에 따라 Fe, Ni 금속이 filamentous coke 생성을 유발한다. 이에 따라 stainless steel에 H-ZSM-5를 코팅함으로써, Fe과 Ni 금속이 액체탄화수소 연료에 직접 노출되는 것을 방지하고 filamentous coke 생성을 억제하고자 하였다. 또한 stainless steel과 H-ZSM-5 사이에는 Al₂O₃을 코팅하여, 부착 강도를 증진 시키고자 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권3호
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• pp.81-124
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• 2020

액체산소/케로신 액체로켓엔진에서 케로신은 추진제일 뿐만 아니라 3,000 K 이상의 연소가스로부터 연소실 벽면을 보호하기 위한 냉각제 역할도 수행한다. 케로신은 냉각채널을 통과하면서 높은 온도에 노출되기 때문에 열과 관련한 화학반응이 일어나 탄소 과잉 고체가 침전되는 현상이 발생할 수 있다. 이러한 케로신의 열/유체 특성 시험 데이터는 재생냉각 연소실 설계에 필수적이다. 본 논문에서는 재생냉각채널과 케로신에 관련된 해외 연구를 조사하였다. 탄화수소 연료에 대한 전반적인 정보를 시작으로, 냉각채널 벽면에 발생하는 퇴적 현상, 이에 대한 원인/연구결과, 케로신 코킹 시험 장치/예방 방법 등을 체계적으로 정리하고자 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.1-9
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• 2011

비행체 속도를 증가시키기 위한 극초음속 항공기 기술 연구가 그동안 진행되어 왔다. 하지만 비행체의 속도증가는 비행체 구조의 변형을 유발할 수 있는 열적부하를 야기한다. 이러한 열적부하 처리를 위해 탄화수소형 흡열연료를 이용한 비행체 냉각에 대한 연구가 미국, 프랑스, 러시아 등 선진국에서 이루어지고 있다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 본 연구에서는 흡열연료의 모델연료로써 methylcyclohexane, n-octane, n-dodecane을 선정하여 흡열특성 연구를 진행하였다. 실험조건은 흡열연료가 사용되는 각 연료의 초임계 조건이며 온도별 분해율 분석, 열분해 생성물분석, 흡열량 계산을 수행하였다. 본 연구의 목표는 모델연료의 흡열특성을 규명함으로써 실제 비행체에 널리 사용되는 케로신 연료의 흡열특성 예측에 기여하는 것이다.