• 항공우주기술
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• 제5권2호
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• pp.174-180
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• 2006

액체로켓엔진에서 연료와 산화제를 가압하는 역할을 하는 핵심부품인 터보펌프는 극저온 산화제와 구동 터빈의 고온 환경이 동일 축에 분포하고 있으며 내부 회전부 간극이 매우 작고 회전속도가 높아 기계적으로 대단히 열악한 환경에서 동작한다. 따라서 사고 위험도를 낮추기 위한 구조 해석 및 시험이 필수적인데, 본 연구에서는 특히 터보펌프 케이징의 구조해석 및 응력 측정이 이루어졌다. 기존의 단품 레벨에서의 해석에서 벗어나 연료펌프와 산화제펌프의 케이징 조립체 레벨에서 내압기밀시험 조건에 대한 구조해석이 이루어졌으며 이를 통하여 케이징 간 체결효과 및 실 부분의 접촉 압력을 성공적으로 고려할 수 있었다. 또한, 연료펌프 케이징에 나타나는 높은 수준의 응력 집중 현상을 해석과 측정을 병행함으로써 성공적으로 예측하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권6호
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• pp.91-100
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• 2016

액체로켓엔진에 적용되는 원심형 터보펌프의 효율특성을 실험적으로 고찰하였다. 펌프 단품에 대한 시험결과를 토대로 터보펌프 조립체의 성능을 예측하면서 시험매질에 따른 펌프의 효율특성에 대한 변화를 분석하였다. 펌프에 적용된 작동유체로 단품시험을 위해서는 상온 청수와 액체질소, 터보펌프 조립체 시험에서는 케로신(Jet A-1)과 액체산소(LOX)가 적용되었다. 설계점과 탈설계점 영역을 포함하는 전반적인 작동조건에 대하여 펌프의 효율특성을 파악하였고, 단품시험으로부터 실매질 환경에서 보정된 펌프효율을 구할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1077-1079
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• 2017

터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션은 시작점부터 점차 발달하여 임계점, 그리고 급격한 양정하락으로 이어지는 붕괴점의 체제로 진행된다. 본 연구에서는 터보펌프 인듀서에서 발생하는 캐비테이션 시작점에 대한 특성과 예측 경험식을 평가해 보았다. 타원 평판에서 캐비테이션 시작점의 경험식은 터보펌프 인듀서에서도 비교적 잘 예측하는 것으로 나타났다. 하지만, 선박용 프로펠러에서 사용되는 예측 경험식의 경우 터보펌프 인듀서에서는 큰 차이를 보였다. 이는 운전 영역에서의 레이놀즈수가 다르기 때문인 것으로 판단되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.35-41
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• 2013

75톤 추력급 터보펌프 터빈의 토크 특성을 성능시험 데이터를 바탕으로 분석하였다. 터빈의 토크는 해석적으로 고정된 압력비에서 보정 선속도의 일차함수로 표현되며 이를 시험적으로 확인하였다. 일정 압력비 이상의 영역에서는 보정선속도-무차원 토크 변화가 일정하게 나타나는 현상도 아울러 발견하였다. 분석된 토크 특성과 파이로 시동기의 시험 측정 데이터를 이용하여 터보펌프의 시동특성을 예측한 결과 터보펌프 설계회전수의 약 50%의 수준에 이르는 시간은 0.7초 이내인 것으로 나타났다. 파이로 시동기에서 터빈입구까지의 열손실은 최대회전수를 90 rpm 정도 줄어들게 하는 것으로 예측되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.4-10
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• 2012

75톤 추력급 터보펌프 터빈의 토크 특성을 성능시험 데이터를 바탕으로 분석하였다. 터빈의 비토크는 해석적으로 고정된 압력비에서 보정 선속도의 일차함수로 표현되며 이를 시험적으로 확인하였다. 일정 압력비 이상의 영역에서는 보정선속도-비토크 변화가 일정하게 나타나는 현상도 아울러 발견하였다. 분석된 토크 특성과 파이로 시동기의 시험 측정 데이터를 이용하여 터보펌프의 시동특성을 예측한 결과 터보펌프 설계회전수의 약 50%의 수준에 이르는 시간은 0.7초 이내인 것으로 나타났다. 파이로 시동기에서 터빈입구까지의 열손실은 최대회전수를 약 90 rpm 줄어들게 하는 것으로 예측되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권4호
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• pp.85-93
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• 2015

한국형발사체를 위한 액체로켓엔진은 터보펌프 추진제 공급방식의 시스템으로 이루어진다. 이 터보 펌프의 실추진제를 사용하는 실험적 성능검증을 위해 액체산소와 케로신을 토대로 한 터보펌프 실매질 시험설비가 구축되어 왔다. 산화제/케로신 공급 시스템과 알코올버너 시스템과 같은 주요 서브시스템에 대한 검증시험이 이루어 졌고, 터보펌프 개발모델을 이용한 인증시험을 통해 전체 시험설비에 대한 성능검증이 이루어 졌다. 설계점 및 탈설계점을 포함한 터보펌프의 모든 운용조건과 운용시간에 대한 실매질 성능검증시험을 본 시험설비를 이용하여 수행할 수 있는 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.835-840
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• 2011

한국형발사체에서 독자적인 액체로켓엔진을 확보하기 위해 터보펌프개발은 필수적인 항목이라고 볼 수 있으며, 이 터보펌프의 실험적 신뢰성검증을 위한 실매질 시험설비의 구축을 위해 최근 액체산소와 케로신을 토대로 한 시험설비의 상세설계가 수행되어져 왔다. 본 논문에서는 시험설비 설계결과를 토대로 75톤급 터보펌프의 요구규격과 함께 실매질 시험설비의 설계규격을 제시하였고, 대표적인 서브시스템들의 설계결과를 설명하였다. 또한, 시험설비 운용과정에서 발생할 수 있는 주요 서브시스템에 대한 불확실성을 시뮬레이션과 실험적 검증을 통하여 사전에 제거할 수 있도록 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2007년도 제29회 추계학술대회논문집
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• pp.155-158
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• 2007

액체로켓엔진 개발 시험의 중간 단계로서 연소기를 제외한 터보펌프 등의 엔진 주요 구성품을 이용한 터보펌프+가스발생기 연계시험이 수행 중에 있다. 터보펌프+가스발생기 연계시험의 시험기 및 시험설비 구성을 기술하였다. 연계시험 수행을 위한 시험설비 시스템 검증 시험 결과를 제시하였다. 시험설비에 대한 예비시험 결과를 토대로 시험설비 추진제 공급시스템의 검증이 수행되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.382-386
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• 2009

극심한 작동환경에 노출되는 부품은 일반적으로 수명이 줄어들게 된다. 액체로켓의 터보펌프는 높은 회전속도로 인한 높은 원심력과 높은 온도와 같은 환경에서 작동한다. 이와 같은 환경에서 작동하는 터보펌프는 극심한 피로와 크리프의 영향으로 재료의 내구성이 떨어지게 된다. 75톤급 터보펌프 터빈의 내구성을 확보하기 위하여 피로와 크리프의 영향을 고려한 손상률을 계산하였다. 터보펌프 피로해석에는 ABAQUS/CAE와 MSC.Fatigue를 사용하여 해석을 수행하였으며, 크리프 해석을 수행하기 위해서 Larson-Miller parameter 곡선과 로빈슨 법칙을 사용하였다. 본 연구에서는 터보펌프의 터빈에 대한 내구성을 확보하기 위하여 피로의 영향과 크리프의 영향을 비교, 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.79-86
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• 2014

터보펌프 실매질 시험설비는 액체산소와 케로신을 토대로 터보펌프 조립체의 성능을 검증하는 시험설비이다. 이 시험설비 중에서 가장 핵심적인 부분은 터보펌프의 구동력을 생성시키는 고온공기 생성시스템이다. 고압공기와 에탄올을 사용하는 알코올버너에 의해 시험시설에서 요구되는 유량과 온도가 생성된다. 본 연구에서는 국내기술로 제작한 알코올버너의 개발시험을 수행하였으며, 터보펌프 실매질 시험설비 구축에 앞서 버너의 제작기술과 운용경험을 확보할 수 있었다. 75톤급 터보펌프 실매질 시험에서는 이 알코올버너가 2기 동시 운용되어 터빈이 요구하는 구동력을 충족시킬 것으로 보인다.