• 한국추진공학회지
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• 제21권4호
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• pp.12-20
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• 2017

고체 로켓 추진기관의 노즐목 삽입재에 적용하는 흑연의 삭마율 특성을 분석하였다. 지상연소시험은 3 종류의 일반적인 노즐형태를 갖는 추진기관을 사용하여 수행하였다. 즉, De-Laval 형태, 토출관 형태, 내삽 형태이다. 10 종류의 서로 다른 형상의 추진기관에 다양한 추진제를 적용하였고, 노즐목 위치에 흑연을 적용하여 총 48회의 연소시험을 수행하였다. 분석결과 흑연의 삭마율은 연소실 평균압력이 상승함에 따라, 산화제 몰분율이 증가함에 따라 증가함을 알 수 있었다. 또한, 연소실 압력, 산화제 몰분율, 노즐목 크기 등 3 가지의 영향인자를 고려한 노즐목 삭마율 관계식을 유도하였으며, 측정치와 비교한 결과 ${\pm}0.10mm/s$ 이내로 일치하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.119-122
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• 2005

고온과 고속의 열악한 환경 속에서 발생하는 비행체의 삭마현상은 일반적으로 상변화를 수반하는 유체의 유동, 에너지 전달, 질량전달, 화학반응이 수반되기 때문에 해석과정이 복잡하다. 본 연구에서는 액체로켓엔진의 흑연노즐에 대하여 1차원적으로 삭마현상을 수치해석하고, 실험을 통하여 이를 비교 검토하였다. 낮은 연소압력과 산화제/연료비에서는 삭마가 거의 이루어지지 않았으며, 연소압력과 혼합비가 낮은 경우에는 해석결과의 신뢰도는 낮고 정상작동 구간에서의 해석결과와 실험결과가 차이가 많은 것으로 보아 화학적 삭마 외에 기계적 삭마도 상당하다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.61-66
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• 2014

본 연구의 흑연은 로켓 노즐목 재료로 많이 사용되는 것으로써 온도, 가공성 및 무게 측면에서 유리하다. 하지만 고온 및 고압상태에서 고속으로 취성파괴 되므로 설계 시 구조적 안정성을 충분히 확보해야 한다. 본 연구에서는 로켓 노즐목에 이용되는 ATJ 흑연의 압축 파괴 거동에 대해 연구했다. 상온 및 고온에서 ASTM C 695에 준하여 일축 압축 시험을 수행하였다. 또한 시편의 단면적 변화에 의한 압축강도 및 파단특성을 분석하였다.

• 한국항행학회논문지
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• 제22권2호
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• pp.90-95
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• 2018

로켓 (rocket)이란 배출가스를 빠르게 분사하여 그 반작용의 힘으로 추진력을 발생시키는 추진 장치이다. 그리고 고체추진 로켓 (solid rocket motor)의 구조에서 노즐(nozzle)은 추력을 발생시키는 중요한 구성품으로 고온/고압 환경으로 인하여 연소되며 액체로켓 (liquid rocket propulsion systems)과 다르게 노즐을 냉각시킬 수 없어 연소가스에 의해 침식 (erosion)이 발생한다. 본 논문은 oxy-acetylene torch tester를 개발 및 이용하여 흑연 (graphite) 재질의 노즐목 (nozzle throat) 내열재에 대하여 열화학적 침식 특성을 실험 및 이론적 모델로 규명하고 이를 통하여 침식에 영향을 미치는 주요 인자에 대하여 연구하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.467-470
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• 2008

추진기관용 노즐에 사용하는 대표적인 소재로는 흑연소재와 탄소/탄소 복합재료를 들 수 있다. 흑연 소재는 열충격 저항성이 취약하여 사용 중 파손의 발생가능성이 높아 현재는 열축격 저항성이 우수한 탄소/탄소 복합재료를 주로 사용하고 있다. 본 연구를 통하여 수입에 의존하였던 Quasi-3D 구조의 니들펀치(Needle Punch) 프리폼을 국산화 개발하였다. 본 연구에서는 니들펀치 프리폼의 제조 공정 및 밀도화 공정을 다루고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.162-166
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• 2005

고체로켓 모터의 노즐목 삽입재에 적용하는 탄소/탄소 복합재료의 열반응 특성을 분석하였다. 내열평가 시험은 3종류의 TPEM 모터를 사용하였고, 추진제는 2종류를 사용하였다. 삭마율은 연소실 압력이 상승함에 따라, 산화몰분율이 증가함에 따라 증가하고, 소재 밀도가 증가함에 따라 감소한다.

• 한국추진공학회지
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• 제10권1호
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• pp.30-37
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• 2006

고체로켓 모터의 노즐목 삽입재에 적용하는 탄소/탄소 복합재료의 열반응 특성을 분석하였다. 내열 평가 시험은 3종류의 TPEM 모터를 사용하였고, 추진제는 2종류를 사용하였다. 삭마율은 연소실 압력이 상승함에 따라, 산화몰분율이 증가함에 따라 증가하고, 소재 밀도가 증가함에 따라 감소한다.

• 한국결정성장학회지
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• 제10권3호
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• pp.226-232
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• 2000

침지노즐(SEN)의 재료로 사용되는 지르코니아/흑연 재질에서 용강 및 슬래그에 의한 침식의 형태를 살펴본 결과, 침식의 첫번째 기구는 부분안정화 지르코니아 내 안정화제인 CaO가 용강 및 슬래그에 의해 용해되면서 입방정 안정화 지르코니아가 단사정상으로 상전이하여 일어났는데, 상전이 시 부피팽창에 의한 균열이 발생하고 파괴가 진행되었고, 이로 인하여 미세 $ZrO_2$입자의 용해 및 탈락이 촉진되었다. 침식의 두 번째 기구는 슬래그가 큰 c-$ZrO_2$입자의 입계를 따라 침투하여 작은 입자들로 분리시키고, 작은 입자들이 용강과 슬래그에 탈락되어 진행되었다. 마지막 기구로는 입방정 지르코니아와 흑연이 반응하여 다공질의 미세한 ZrC 상을 형성하고, 이들이 slag에 용해되면서 침식이 진행되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제39권11호
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• pp.1091-1097
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• 2015

흑연은 우수한 열특성을 지니기 때문에 로켓 노즐목 재료로 많이 이용된다. 하지만 흑연은 소성영역을 동반하지 않으며 파괴되는 준취성 특성을 보이므로 일반구조재료와 비교해 보았을 때, 강도 관점에서 상대적으로 취약하며, $450^{\circ}C$ 이상에서 산화가 발생한다. 따라서 흑연 재료의 실구조체 적용을 위하여 이 재료에 대한 기계적 열적 특성 평가가 요구된다. 본 논문에서는 ATJ 계열 흑연의 고온파단특성에 대한 실험적인 연구를 수행하였다. 특히, 온도와 하중, 그리고 산화조건을 변수로 두어 강도 및 파단특성에 대한 상관관계를 연구하였다. 이를 위하여 ASTM 규정을 준수하여 상온, 500, $1,000^{\circ}C$에서 일축 압축 및 인장시험을 수행하였으며, 파단면은 SEM 촬영을 통하여 분석하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제11권5호
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• pp.42-49
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• 2017

고체추진 로켓(SRM)은 모터케이스, 점화기, 추진제, 노즐, 절연체, 제어 및 구동장치 등으로 구성되어 있으며 액체로켓과 다르게 노즐을 냉각시킬 수 없어 고온 및 고속의 연소가스에 의해 침식(Erosion)이 발생한다. 이러한 침식현상은 노즐목의 형상 변화를 일으키며 로켓의 추력 성능을 감소시킨다. 로켓 노즐의 재질은 침식현상을 최소화하고 열을 차단시키는 효과가 있어야 하며 용융 상태에서 소실되지 않고 전단력이나 압력에 견딜 수 있어야 한다. 본 연구는 실험을 통하여 고체로켓 노즐의 재질에 대하여 연소시간별 침식특성을 파악한다. 그리고 Graphite와 C-C 복합재료의 각 재질별 조직검사를 통하여 침식 후의 미세특징을 비교 분석하여 침식특성을 규명한다.