• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2017.05a
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• pp.228-231
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• 2017

The surface temperature of a combustor such as an aircraft engine is one of the important measuring factors related to the combustion performance. However, a conventional temperature measurement technique have a large measurement error due to a bad environment such as a combustion flame, vibration, and dust. In order to solve this problem, a technology has been developed which can measure the surface temperature of the combustor in real time using the wavelength change or attenuation time change according to the temperature of the phosphor. In this study, we developed a technique that can measure surface temperature of scram-jet combustor using phosphor thermometry. The calibration curve was obtained according to the temperature from $200^{\circ}C$ to $800^{\circ}C$ in the calibrated temperature chamber. So, we confirmed that phosphor thermometry can be used for measuring surface temperature of scram-jet combustor.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.3 no.1
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• pp.95-103
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• 1999

Low pressure combustion characteristics of the composite solid propellants were studied in terms of the propellant burning rate, ignition processes, and the structure of the extinguished surfaces. Optical Vacuum Strand Burner(OVSB) system was designed and configured for this purpose. Burning rates of the propellants were measured at subatmospheric pressure by developed test method in OVSB. The ignition and combustion phenomena of the studied propellants in the combustion chamber of OVSB were recorded and analyzed with the camera and VCR(30 frames/s). Burning surfaces of the propellants were extinguished by rapid depressurization method and analyzed with Scanning Electron Microscope(SEM).

• Proceedings of the Korean Institute of Surface Engineering Conference
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• 2014.11a
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• pp.204-206
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• 2014

석탄 화력발전소에는 연소가스의 질소산화물(NOx) 저감을 위한 SCR(selective catalytic reduction)설비가 운전되고 있으며, SCR은 환원제인 암모니아($NH_3$)를 이용하여 연소가스 내에 질소산화물을 물과 질소로 분해하는 역할을 한다. 그러나, 연소가스 중의 일부 삼산화황($SO_3$)과 미반응 암모니아가 결합하여 황산암모늄염(Ammonium bisulfate; $NH_4HSO_4$)을 생성하며, 이는 후단 APH(air preheater)의 열소자에 점착된 후 분진들과 함께 성장하여 막힘을 야기한다. 막힘이 발생된 APH는 연소가스의 흐름을 방해하기 때문에 차압을 증가시키며, 이는 발전효율의 감소뿐만 아니라 급전정지를 초래한다. 이를 해결하기 위하여 $CO_2$ 드라이아이스 세정 방법을 적용하였으며, pilot-scale plant에서 실험을 수행하였다. 또한, 드라이아이스 공정변수인 분사압력과 분사시간을 제어하여 pilot-scale plant의 APH 열소자 표면에 생성되어있는 오염물질들의 제거효율을 관찰한 결과 95 %의 높은 제거효율을 보였다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2003.05a
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• pp.244-245
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• 2003

고체나 액체 추진로켓에 비하여 하이브리드 추진 시스템은 작동조건의 안정성과 안전함등의 많은 장점을 가지고 있다. HTPB와 같은 고체연료는 제작 및 저장, 운송 그리고 장착상의 안정성을 가지고 있으며 하이브리드 로켓의 고체연료로의 산화제의 유입을 제어하면서 추력의 변화와 엔진내부의 연소중단과 재 점화를 용이하게 할 수 있다. 이러한 이유로 인하여 하이브리드 엔진은 좀 더 경제적인 장치로 기대를 모으고 있다. 그러나, 기존의 하이브리드 로켓 엔진은 고체 추진 로켓에 비하여 낮은 연료 regression 율과 연소효율을 가지는 단점이 있다. 이러한 단점을 해결하고 요구되어지는 추력값과 연료유량을 증가시키기 위하여 고체연료의 표면적을 증가시킬 필요가 있다. 기존의 하이브리드 엔진에서는 연료 그레인에 다수의 연소포트를 만들어 표면적을 증가시켰으나 이는 비 활용 공간의 증가와 추진제의 질량 및 체적분율의 상당한 감소를 초래한다. 지난 수십년간에 걸쳐 하이브리드 엔진에서 연료의 regression 특성 및 엔진 성능 향상을 위한 연구가 계속되어 왔으며 최근에 엔진의 체적 규제를 경감시키고 연료의 regression율을 향상시키기 위하여 선회유동을 이용하는 하이브리드 로켓 엔진들이 제안되고 있다. 이러한 선회유동을 가지는 하이브리드 로켓은 고체연료 그레인에 대하여 평행하게 유입되는 기존의 하이브리드 로켓에 비하여 고체연료 벽면에서의 대류열전달이 현저하게 증가하게 되어 아주 높은 고체연료의 regression율을 얻을 수 있는 이점이 있다. 선회유동 하이브리드 로켓의 연소과정은 고체 연료의 열분해과정, 대류 열전달, 난류 혼합, 난류와 화학반응의 상호작용, soot의 생성 및 산화과정, soot 입자 및 연소가스에 의한 복사 열전달, 연소장과 음향장의 상호작용 등의 복잡한 물리적 과정을 포함하고 있다. 이러한 물리적 과정 중 난류연소, 고체연료 벽면 근방에서의 대류 열전달 및 연소과정에서 생성되는 soot 입자로부터의 복사 열전달, 그리고 고체연료 열 분해시 표면반응들은 고체연료의 regression율에 큰 영향을 미친다. 특히 고체연료의 난류화염면의 위치와 폭, 그리고 비 예혼합 난류화염장에서 생성되는 soot의 체적분율의 예측은 난류연소모델, 열전달 모델, 그리고 regression율 모델에 의해 크게 영향을 받기 때문에 수치모델의 예측 능력 향상시키기 위하여 이러한 물리적 과정을 정확히 모델링해야 할 필요가 있다. 특히 vortex hybrid rocket내의 난류연소과정은 아래와 같은 Laminar Flamelet Model에 의해 모델링 하였다. 상세 화학반응 과정을 고려한 혼합분율 공간에서의 화염편의 화학종 및 에너지 보존 방정식은 다음과 같다. 화염편 방정식과 혼합분률과 scalar dissipation rate의 관계식을 이용하여 혼합분률과 scalar dissipation rate에 따른 모든 reactive scalar들을 구하게 된다. 이러한 화염편 방정식들을 mixture fraction space에서 이산화시켜서 얻은 비선형 대수방정식은 TWOPNT(Grcar, 1992)로 계산돼 flamelet Library에 저장되게 된다. 저장된 laminar flamelet library를 이용하여 난류화염장의 열역학 상태량 평균치는 presumed PDF approach에 의해 구해진다. 본 연구에서는 강한 선회유동을 가지는 Hybrid Rocket 연소장내의 난류와 화학반응의 상호작용을 분석하기 위하여 Laminar Flamelet Model, 화학평형모델, 그리고 Eddy Dissipation Model을 이용한 수치해석결과를 체계적으로 비교하였다. 또한 Laminar Flamelet Model과 state-of-art 물리모델들을 이용하여 선회 유동을 갖는 하이브리드 로켓 엔진의 연소 및 Soot 생성 및 산화과정을 살펴보았으며 복사 열전달이 고체 연료 표면의 regression율에 미치는 영향도 살펴보았다. 특히 swirl강도, 산화제의 유입위치 그리고 선회유동의 형성방식이 하이브리드 로켓의 연소특성 및 regression rate에 미치는 영향을 상세히 해석하였다.

• Korean Journal of Materials Research
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• v.6 no.2
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• pp.153-157
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• 1996

연소화염법을 이용한 다이아몬드 박막합성은 기판의 표면상태에 크게 의존한다. 특히 탄소결합상이 기판에 조재하는 경우 다이아몬드 핵생성과 성장은 크게 영향을 받는다. 본 연구에서는 일정한 흡입가스비율(R=O2/C2H2)과 기판온도 조건의 연소화염법을 이용하여 몰리브덴 기판위에 다리아몬드박막을 합성하는 과정에서 박막의 핵생성에 미치는 기판 탄소화합물의 영향을 조사하였다. Mb 금속기판표면에 형성된 탄화물로는 Mo2C상과 soot를 택하여 박막합성 전에 Mo기판상에 형성시켰다. Mo 금속기판표면에 형성된 탄화물(Mo2C)상에는 다이아몬드 핵생성과 입자성장이 촉진되어 가장 조대한 양질의 다이아몬드 입자가 형성되었다. 이것은 탄화물상이 반응가스중의 탄소의 확산을 저지함과 동시에 핵생성의 필요한 잠복기간을 감소키켰기 때문이다. 그러나 soot를 구성하는 미세한 탄소결합상들이 다이아몬드 핵생성 장소로 작용하여 결과적으로 다이아몬드 수밀도가 가장 크게 관찰된 반면, 입자성장은 Mo2C기판에 비해 작았다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.49 no.7
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• pp.573-580
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• 2021

Paraffin wax is attracting many attentions for promising solid fuel of hybrid rocket because of its higher regression than other fuels. However, even with paraffin fuel combustion, unsteady low-frequency oscillation of combustion pressure is still observed. And, this is related to the formation of liquid layer and the entrainment of fuel droplets entering the axial combustion gas flow. This study investigates the effect of additional combustion of fuel droplets on the occurrence of low-frequency combustion instability. On the other hand, the formation of fuel droplets depends on Weber Number (the ratio of the inertial force to the surface tension of the liquid) and Reynolds Number of the oxidizer flow. Therefore, a laboratory-scale hybrid rocket was used to monitor the occurrence of combustion instability while changing We number. A series of combustion tests were conducted to control We number by changing the oxidizer flow rate or adding LDPE (low density polyethylene) to base fuel. In the results, it was confirmed that there is a critical We number above which the low-frequency combustion instability occurs.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.2 no.1
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• pp.59-66
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• 1998

The combustion instability analysis of solid propellants is generally done by the simplified governing equations for chemically inert condensed phase region with QSHOD assumption. Since the gas phase and surface reaction layer can be more rapidly relaxed to the external perturbations than the condensed phase, these regions are treated as quasi-steady manner in the analysis. In this paper, the classical ZN(Zeldovic-Novozhilov)approach was re-examined with the presence of radiation augmented burning enhancement in the combustion. Also, the surface reaction was assumed to partially absorb the incident radiant heat fluxes and pass the remaining to the chemically inert condensed phase. As a result of the analysis, the burning rate response function was obtained which consists of a pressure response function and a radiation response function. The response function was shown to be able to predict the results of T-burner tests.

• Journal of KSNVE
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• v.10 no.6
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• pp.991-997
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• 2000

The objective of this study is to examine the onset condition and the frequency characteristics of the low-frequency combustion oscillation in a surface burner. For this purpose, extensive parametric studies have been performed experimentally and the effects of size of each section, the equivalence ratio, and the entrance velocity on oscillatory behavior explored. The experimental results were discussed in comparison with the other combustors associated tilth the low-frequency combustion oscillation. The combustion mode is driven at high combustion rate by the lift of unstable flame near the lower limit of the combustible equivalence ratio. The oscillation frequency is dependent not on the burner geometry but on the equivalence ratio and the combustion load. Low-frequency combustion mode was formed to be divided into two different modes, named C1 and C2 respectively. Two modes occurred individually, simultaneously or transitionally according to the equivalence ratio and combustion load. The characteristics of low-frequency oscillation is different from each other depending on the type of combustors. The surface burner has also its own characteristics of low -frequency oscillation.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.11 no.4
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• pp.46-51
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• 2007

The irregular fuel surface was observed by the visualization of hybrid rocket combustion. Even though the test condition maintained oxidizer rich environment, the irregular dark fuel surface was formed as the result of incomplete combustion. In order to investigate the correlation of the characteristics of oxidizer flow and the irregular fuel surface, various flow conditions were imposed such as swirl flow, induced swirl flow by helical fuel configuration and straight flow. Test results revealed no correlation was found between oxidizer flow condition and irregular fuel surface. And this can be a commonly observed phenomena in the tests with different fuel/oxidizer combination. Thus, the irregular fuel surface can be a result of the interaction of blowing flow of vaporized fuel and the boundary layer of oxidizer flow. A further study will be required to confirm the assumption for the formation of irregular fuel surface.

• Journal of the KSME
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• v.23 no.4
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• pp.275-279
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• 1983

현재 사용중인 내연기관, 가스터어빈, 로켓엔진과 발전소 및 주거용 난방에 이용되는 중 .소형 연소기에서는 고가의 액체연료들을 사용하고 있다. 이 액체연료를 고급동력으로 바꿀 때는 필연 적으로 연소라는 과정을 거치게 되는데 연소과정을 단계적으로 나누어 보면 첫째, 액체연료의 표면적을 크게 하여 연소를 촉진시키기 위한 연료의 미립화(atomization) 과정, 둘째, 미립화된 액적들의 증발 및 기체화한 연료와 공기와의 혼합으로 생성되는 가연성 혼합기 생성과정과 셋째, 가연성 혼합기의 점화, 연소 및 화학반응으로 인한 공해물질의 생성과정들로 대별된다.