• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.77-77
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• 2002

초소형 공중발사체 설계 시 하이브리드 모터의 적용가능성에 대한 연구를 실시하였다. HTPB/LOX를 추진제로 하여 마차바퀴형 연료 그레인, 산화제 탱크 가압방식을 사용하였고, 성능특성을 계산하기 위하여 하이브리드 연료의 연소율이 일정하다고 가정 하였다. 본 연구에 사용된 임무는 중량 3.5kg의 나노위성을 근지점 고도 200km, 원지점 고도 1,500km의 타원궤도로 진입시키는 것을 목적으로 하는 로켓의 1단 부분에 관한 것으로 1단의 발사속도는 M=1.3, 발사고도는 12km, 연소종료 고도는 40km이다. 1단에 대한 페이로드 중량은 127.5kg이고, 속도증가분($\Delta$V)은 3,330m/s이다. 모선은 F-4E를 사용하였고 모선의 특성상 발사체의 총 중량이 1,000kg이하로 제한되고 길이와 직경이 5m${\times}$5m로 제한되나 1단에 대한 길이의 제한조건은 현재까지 명확히 정립되지 않은 상태이다. 설계과정에서의 변수는 연료 그레인 포트 개수, 초기 산화제 플럭스, 연소실 압력을 사용했고, 설계 제한조건은 추진제 중량, 평균 비추력, 평균 추력, 연소시간, 1단 길이, 직경, 연소시간이고, 이들의 범위는 모선의 특성과 초소형 공중발사체의 임무특성에 맞게 설정하였다.

• 한국항공운항학회지
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• 제21권4호
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• pp.27-33
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• 2013

In this study, the FMEA and FTA for reliability analysis of hybrid rocket motor are performed, that was designed in the Hybrid Rocket Propulsion Laboratory of Korea Aerospace University. In order to carry out these analyses the structure of the hybrid rocket motor is hierarchically divided into 36 parts down to the component level and FMEA is carried out with 72 failure modes. Reliability is assessed based on the FMEA, and the results are used in the FTA to evaluate the overall system reliability. In the FMEA, the relationship between the cause and failure modes, effects and their risk priorities are evaluated qualitatively. 27 failure modes are chosen as those with the critical severity that should be improved with priority. As a result of the FMEA / FTA study, a series of design or material changes are made for the improvement of reliability.

• 한국항공운항학회지
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• 제19권1호
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• pp.7-14
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• 2011

In this study, the measurement uncertainty of combustion experimental system and experimental parameters for hybrid rocket were evaluated by B type evaluation method. The measurement uncertainty of all experimental parameters was lower than 3%. The highest value of expanded uncertainty was characteristic velocity efficiency with 2.83% and the expanded uncertainty of regression rate which is the design and performance parameter was indicated to 0.03%. These results shown that the reliability of hybrid combustion system was located within allowed limits.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권5호
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• pp.456-466
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• 2010

전형적인 하이브리드 모터의 연소 불안정 현상인 DC-Shift는 비선형적 특성을 갖는다. DC-Shift는 두 가지 형태로 나타나게 되는데, 압력이 급격하게 상승하는 양의 DC-shift와 연소 도중에 압력이 갑자기 감소하는 음의 DC-shift로 구분된다. 이 논문에서는 산화제 공급 유동 조건을 다양하게 변화시켜 음의 DC-shift 현상을 유도하고 산화제 공급 유동조건과 하이브리드 로켓이 갖고 있는 기본적인 주파수와 Helmholtz 주파수, 음향모드와의 공진을 유도하여 음의 DC-shift 현상의 발생 조건과 특징에 대하여 알아보았다. 실험 결과 연소 중 수백 Hz 대역의 압력 주파수 이동을 확인하였으며, 음의 DC-Shift가 연소로 발생하는 주파수와 유동의 흐름으로 인한 주파수간 위상이 상호 감쇠되어 발생한 것으로 나타났다. 향후 연소 중 나타나는 주파수의 변화에 따른 DC-Shift 현상에 대해서는 계속 연구되어야 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.797-802
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• 2017

본 연구에서는 하이브리드 추진기관 설계에 중요한 변수인 스케일에 따른 연소특성을 분석하였다. Blow-down 시스템을 사용하는 $LN_2O$/PE 추진제 조합에 대하여 분석을 수행하였으며 현존하는 스케일 관계식을 이용한 스케일 변화에 따른 평균 후퇴율의 변화는 크지 않음을 확인하였다. 특성배기속도 효율은 스케일이 커짐에 따라 증가함을 확인하였다. 그러나 특성배기속도 효율은 후방연소실의 형상 등 복잡한 변수가 포함되어 있어 단순한 스케일의 변화에 따른 영향이라고 단정할 수 없다고 판단된다. 이에 특성속도효율 및 국부적인 후퇴율 예측에 관한 하이브리드 로켓 스케일 관계식에 관해서는 확정적인 결론을 도출하기 어려울 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.29-38
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• 2010

하이브리드 로켓을 위한 파라핀 왁스/LDPE 혼합 연료에 관한 실험적 연구를 수행하였다. 혼합 연료 의 성능 평가를 위해 혼합 연료의 다양한 연소 특성을 순수 파라핀, HTPB, HDPE, SP-1a 연료와 비교하였다. 순수 파라핀의 후퇴율은 HDPE에 비해 large-scale과 lab-scale 모터에서 각각 10.2, 9.8배 증가 하였다. Lab-scale 혼합 연료의 후퇴율은 HDPE에 비해 3.4배 증가하여 HTPB, HDPE 연료보다는 높은 후퇴율을 나타냈으나 순수 파라핀, SP-1a에 비해서는 낮은 후퇴율을 나타냈다. 혼합 연료의 특성속도와 비추력은 순수 파라핀, HTPB, HDPE 보다 높았고 SP-1a 연료와 대등하였다. 이로부터 혼합 연료가 효과적인 하이브리드 로켓 연료가 될 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.139-141
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• 2017

하이브리드 로켓 추진장치에서 유량제어밸브는 HR 모터조립체로 유입되는 $N_2O$ 산화제의 유량을 변경하여 추력을 증가시키거나 감소시키는 역할을 수행한다. 본 논문에서는 응답속도를 약 1초 이내, 토크 $36N{\cdot}m$의 요구사항에 맞춰 유량제어밸브를 설계 및 제작하였다. 그리고 나서 0~10V의 아날로그 신호를 인가하였을 때 밸브가 열고 닫히는 상황을 구현하기 위해 액추에이터에 데이터 값을 입력하였다. 마지막으로 연소시험을 통해 유량제어밸브의 성능을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권1호
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• pp.64-72
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• 2010

하이브리드 로켓 모터 내부에서는 산화제에 의한 주유동과 연료의 기화로 발생된 분출 유동이 상호작용을 하기 때문에 매우 강한 전단층이 발생되며 이에 기인한 시간특성이 나타나게 된다. 이 시간특성이 난류 유동장에 부과되면서 매우 복잡한 유동간섭 현상이 발생되게 되는데, 이와 같은 간섭현상이 외부교란에 대해 어떻게 반응하는지를 살펴보는 것은 안정적인 연소과정을 위해서 매우 중요하다. 이를 연구하기 위하여 연소반응을 제외하고, 산화제의 난류 유동과 연료 벽면에서의 분출 유동을 모사한 채널 유동에 대한 LES 해석을 수행하였으며, momentum forcing기법을 사용하여 특정주파수를 부과하는 집중교란(concentrated forcing)과 백색소음과 같은 넓은 범위의 주파수 특성을 부과하는 분산교란(distributed forcing)에 대한 유동의 반응을 살펴보았다. 두 경우 모두 모터의 하류에서 외부교란의 특성시간을 유지하였으나 비약적인 유동의 공진현상으로 연결되지는 않는다는 것을 확인하였다. 이는 외부교란의 특성은 시스템의 고유진동수 및 Kelvin-Helmholtz 불안정성에 기인한 특성 진동수와 함께 고려되어야 한다는 것을 의미한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.210-213
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• 2010

최근의 실험 결과를 통해 하이브리드 로켓 연료의 표면에 연소가 진행되지 않은 채 남아있는 고립된 부분들이 존재함을 확인하였다. 이러한 불규칙적인 spot은 연료의 기화로 인한 분출유동(wall blowing)과 산화제의 유동 사이에서 발생하는 경계층 교란에 의한 현상인 것으로 여겨진다. 본 연구에서는 23,000의 높은 Reynolds수와 벽면분출 현상을 효과적으로 처리할 수 있도록 LES 기법을 이용하여, 연료 표면 근처의 난류 유동 특성을 해석하였다. 원형 단면을 갖는 하이브리드 로켓 모터의 그레인 형상을 사실적으로 모사하기 위하여 곡률효과를 포함한 3차원 실린더 형태의 지오메트리를 고려하였다. 연료 표면에서 발생하는 불규칙한 spot의 발생은 경계층과 분출되는 유동이 상호 간섭함으로써 난류구조들의 기구학적 특성을 변경시키기 때문인 것으로 추측되는 결과들을 얻을 수 있었다.

• 시스템엔지니어링학술지
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• 제1권1호
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• pp.67-72
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• 2005

Design and optimization study has been performed to obtain a supersonic air.launching mission for the nanosat launcher. Given mission is to launch 10kg payload to target orbit of $700km{\times}700km$. Additional design constraints are imposed by the mother plane. After the required velocity is obtained, the stag ing optimization is carried out. Serial analyses for the propulsion system and aerodynamics are performed then, the rocket trajectory optimization has been carried out. After several mission design and optimization iterations, the optimized mission which satisfies the mission target is obtained. Total weight of the three-staged air-launching rocket is 1231.4kg and the payload weight is 10 kg.