하이브리드 로켓에서 파라핀계 연료의 연소 특성을 HDPE 연료와 비교하였다. 순수 파라핀 왁스를 사용한 경우 후퇴율은 HDPE에 비해 12.1배로 매우 빠른 후퇴율을 보였으나 특성 속도는 매우 낮았다. 순수 파라핀에 10 wt%의 LDPE를 블렌딩한 연료의 경우 순수 파라핀에 비해 후퇴율이 감소한 반면 HDPE에 비해서는 3.5배로 빠른 후퇴율을 보이면서도 특성속도는 증가되었다. 이를 통해 순수 파라핀에 폴리머계 연료를 블렌딩함으로써 연소 효율을 개선할 수 있음을 확인하였다.
한라산 성판악 코스 표고 $875{\sim}$1,400m 구간의 32개 지점에서 등산로 측벽의 후퇴량, 즉 노폭의 확대 속도를 관측하고, 확대 프로세스에 영향을 미치는 요인을 조사하였다. 2002년 10월부터 2008년 4월까지 발생한 측벽의 평균 후퇴량은 50.6mm로서 후퇴 속도는 10.0mm/yr이다. 연도별로는 2006년과 2003년에 각각 최대치 18.0mm/yr와 최소치 7.6mm/yr를 기록하였다. 관측 기간을 동결기와 비동결기로 구분하면 시기별 후퇴 속도는 19.3mm/yr와 4.3mm/yr이다. 비동결기를 다시 우기와 건기로 구분하면 후퇴 속도는 각각 5.9mm/yr와 2.9mm/yr이다. 계절별로는 겨울철(42.2mm/yr), 봄철(13.0mm/yr), 가을철(6.4mm/yr), 장마철(3.3mm/yr), 여름철(1.3mm/yr)의 순이다. 토양경도와 표고는 측벽의 후퇴 속도와 명료한 상관관계를 보이지 않으나, 동결기에는 남향보다 북향 측벽에서 후퇴 쏙도가 더 크다. 겨울철 후퇴량이 전체 후퇴량의 76.7%를 차지하고 있어 등산로 측벽은 주로 서릿발 작용으로 후퇴하는 것으로 판단된다. 조사 구간은 연간 85일 정도 서릿발이 발생할 수 있는 기후 조건을 지니고 있으며, 12월의 동결 진행기, 3월과 4월의 융해 진행기에는 서릿발로 덮여 있는 측벽의 모습을 쉽게 볼 수 있다. 반면에 한라산 동사면의 약한 풍속과 교목 지대에 위치하고 있는 등산로 특성상 취식과 우적침식은 탁월하지 않다. 등산로 노면의 포장 시설로 인하여 우세의 영향도 미약하며, 동물의 영향도 나타나지 않는다. 그러나 봄철에 융설로 생긴 물웅덩이를 피하여 걷는 등산객 때문에 크게 후퇴하는 측벽도 보인다.
하천의 유로가 급격하게 변경되는 하도 변위로 형성된 신하도에서는 상 하류간의 고도차로 인해 폭포 가 발생될 수 있다. 본 연구는 우리나라의 7개 폭포를 대상으로 하여, 하도 변위에 의한 폭포의 형성 유형과 과정을 설명하고, 폭포의 후퇴 속도와 영향 요인을 분석하였다. 울진군 불영 폭포, 영덕군 용추 폭포, 양구군 직연 폭포, 울진군 광품 폭포는 자연적인 감입 곡류 절단에 의해 형성되었다. 태백시 삼형제 폭포, 남원시 구룡 폭포는 하천 쟁탈의 과정에서 형성된 것이고, 충주시 팔봉 폭포는 농경지 확보를 위한 인위적인 하도 절단으로 형성되었다. 폭포는 두부 침식으로 인해 시간이 갈수록 위치가 상류 쪽으로 이동하였는데, 폭포의 형성 시기를 추정할 수 있는, 불영, 용추, 직연, 삼형제 폭포의 후퇴 속도는 3~4m/ka로 측정되었다. 이들 4개 폭포의 후퇴 속도는 유역 면적, 강수량, 기반암의 용식 및 풍화 가능성, 초기 폭포의 높이와 뚜렷한 양의 상관관계를 갖는 것으로 분석되었다.
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.
본 연구에서는 알루미늄 입자 크기에 따른 파라핀 혼합연료의 연소 특성에 관한 실험을 수행하였다. 평균 입도 100 nm 및 $8{\mu}m$ 크기의 알루미늄 입자와 Sasol사의 마이크로크리스탈린 파라핀 왁스(Sasol 0907)를 이용하여 연소실험을 수행하였고 순수 파라핀과 알루미늄 입자 5 wt%를 첨가한 파라핀 혼합연료의 후퇴율과 압력선도, 특성배기속도 등을 비교하였다. 마이크로 입자의 첨가는 산화제 유속이 증가할수록 후퇴율을 향상시켰으나 나노 입자의 첨가는 후퇴율이 감소하는 경향을 보였다.
장기적 해면상승에 대한 해안선 변화 모델의 적용성을 실험적으로 검증하고, 한국과 일본 연안지역의 장래의 잠재적 해안선 후퇴량을 산정하였다. 모델의 적용성 검토 실험을 통해 해면상승에 의한 해안선의 후퇴는 수위 상승에 의한 정적 후퇴와 파도에 의한 부가적인 후퇴의 합으로 나타낼수 있으며, 고파랑 조건에서는 부가적 후퇴의 영향이 커짐을 알 수 있었다. 검토 대상지역인 한국과 일본 연안의 41개 지역의 과거 약 30년 간의 해수면 장기 변동량을 분석할 결과, 29개 지역이 상승경향을 12개 지역이 하강경향을 나타내었으며 평균적으로 1.79mm/year의 속도로 상승하고 있음을 알 수 있었다. 지구 온난화에 의한 해수면 상승의 가속화를 고려하여 각 지역의 미래의 해수면 상승률이 과거 실측치의 2배라고 가정하고 50년 후의 잠재적 해안선 후퇴거리를 계산했다. 그 결과, 현재보다 해안선이 수 m에서 수십 m정도 후퇴하여 상당한 부분이 침수될 것으로 예상된다.
본 연구에서는 경사진 그레인 포트 형상을 가진 고체 연료를 사용한 하이브리드 로켓의 연소 특성을 실험적으로 고찰하였다. 수렴 형상의 그레인 포트를 가지는 연료를 사용함으로써 경사각이 없는 연료에 비해 후퇴율을 17.5% 증가시킬 수 있었으나 확산 형상 연료에서는 후퇴율의 차이가 없었다. 또한 수렴 형상을 사용한 경우 특성속도 효율이 증가하였으며 이를 통해 하이브리드 로켓 연료에서 수렴 형상의 그레인 포트가 연소 효율 및 성능을 개선하는데 효과적임을 확인하였다.
중앙버스전용차로제는 버스의 통행속도를 향상시키고, 대중교통의 정시성 확보를 통하여 버스를 이용하는 시민의 만족도를 향상시키는 목적으로 대중교통 활성화 정책의 일환으로 추진하고 있다. 교차로 운영방식은 회전 제약, 좌회전 허용, 회전 제약 후 좌회전 U-Turn 허용으로 구분된다. 그러나, 현재 좌회전 U-Turn 등 회전차로를 적용하기 위한 명확한 기준이나 연구가 미미한 실정으로 본 연구는 중앙버스전용차로 교차로 특성요인을 고려한 버스정지선 후퇴거리를 제시하였다. 그 결과, 운영속도 60km/h에서 좌회전 허용시에는 12m를 후퇴하여야 하며 좌회전 U-Turn 허용시에는 17m를 후퇴하여야 하며, 50km/h에서 좌회전 허용시에는 13m를, 좌회전 U-Turn 허용시에는 17m를 후퇴하는 것으로 분석되었다.
본 논문에서는 경사진 그레인 포트 형상을 가진 고체 연료를 사용한 하이브리드 로켓의 연소 특성을 실험적으로 연구하였다. $1^{\circ}$의 경사각을 갖는 수렴, 확산 형상 고체 연료는 원통형 연료에 비해 충전 효율이 6.8 % 더 높았다. 수렴 형상의 그레인 포트를 갖는 연료에서는 경사각이 없는 원통형 연료에 비해 동일 산화제 유속 구간에서 후퇴율이 평균 17.5 % 증가하였으나 확산 형상 연료에서는 후퇴율의 차이가 크지 않았다. 또한, 수렴 형상의 연료를 사용한 경우 특성속도 및 특성속도효율이 증가하였으며, 이를 통해 하이브리드 로켓 연료에서 수렴 형상의 그레인 포트가 연소 효율 및 성능을 개선하는데 효과적임을 확인하였다.
순수 파라핀에 10 wt%의 LDPE를 첨가한 용융성 혼합 연료로 제작한 다이아프램을 장착한 연료를 사용하여 하이브리드 로켓 연소 실험을 수행하였고 다이아프램이 없는 파라핀 연료의 결과와 비교하였다. 용융성 다이아프램을 설치한 경우 강화된 난류와 열전달로 인해 다이어프램 후방의 연료 후퇴율이 크게 증가하였으며 특성속도와 비추력이 증가하였다. 연소 불안정 해석에서는 심각한 연소 불안정이 관찰되지 않았다. 이를 통해 용융성 다이어프램이 용융성 연료를 사용하는 하이브리드 로켓의 낮은 연소 효율 개선에 효과적임을 확인하였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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