• 한국추진공학회지
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• 제18권5호
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• pp.95-100
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• 2014

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로써 선정하고 제올라이트 촉매의 금속담지를 통하여 흡열특성의 변화를 측정하는 연구를 수행하였다. 이를 통하여 상용촉매보다 우수한 흡열성능을 가지는 촉매를 확보하였다. 본 연구의 목적은 흡열량 향상에 미치는 촉매의 특성을 연구하는 것이다. 이 촉매는 상용촉매를 대체하여 exo-THDCP를 흡열연료로 사용하는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.56-60
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• 2017

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로 선정하고 흡열 냉각 시스템에 제올라이트 촉매를 사용하여 흡열반응을 수행하였다. 세가지 형태로 촉매를 성형하여 각 형태별 흡열 성능 차이를 관찰하였다. 본 연구에서 바인더가 첨가된 촉매가 더 높은 흡열량과 전환율을 보였다. 생성물 분석 결과 바인더 첨가 촉매에서 방향족의 생성이 더 많은 것을 확인하였다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제59권4호
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• pp.481-486
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• 2021

극초음속 비행체의 비행 중에 발생되는 열 문제를 해결하기 위해 탑재된 연료의 분해반응 시 나타나는 흡열효과를 이용하는 냉각기술이 개발되고 있다. 본 연구에서는 HZSM-5를 촉매로 사용하여 n-dodecane 연료의 분해반응을 수행하였으며, 촉매 분해반응의 흡열효과를 극대화하고 코크생성을 억제하기 위해 촉매를 메탈폼에 코팅하였다. 반응기는 외경 1.27 cm의 스테인리스 스틸 흐름형 반응기를 사용하였다. HZSM-5를 메탈폼에 코팅한 촉매를 사용한 촉매 분해반응 결과 흡열량은 최대 2887 kJ/kg, 기상전환율은 34% 이었으며, 메탈폼의 코크생성량은 촉매를 코팅함에 따라 촉매를 코팅하지 않은 것에 비해 약 56% 감소하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.10-15
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• 2014

극초음속 비행체는 속도가 증가할수록 공기와의 마찰열과 엔진열이 증가한다. 이러한 열적부하는 비행체 구조물의 변형을 야기하고 오작동을 유발할 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 열분해 반응, 촉매분해 반응과 같은 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 methylcyclohexane을 모델연료로써 선정하여 흡열특성을 측정하는 연구를 수행하였다. 반응열을 향상시키기 위해 제올라이트를 적용하였고 HZSM-5가 흡열량 향상에 가장 효과적인 것을 확인하였다. 본 연구의 목적은 흡열량 향상에 미치는 촉매의 영향을 연구하는 것이다. 이 촉매는 케로신연료를 흡열연료로써 사용하는 시스템에 적용될 수 있을 것이다.

• 공업화학
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• 제34권6호
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• pp.619-625
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• 2023

본 연구는 극초음속 비행체의 열부하로 인한 문제를 해결하기 위해 촉매의 Si/Al 비 최적화 및 니켈 이온교환을 통해 탄화수소 분해반응(흡열반응)의 성능 증진에 관한 연구를 수행하였다. 4 MPa, 550 ℃ 조건에서, Si/Al 비 최적화 및 니켈 이온교환으로 제조된 촉매는 열분해 대비 흡열성능이 약 10% 개선되었음을 확인하였다. 활성 변화에 대한 영향 인자를 확인하기 위하여 FT-IR, NH₃-TPD 분석을 수행하였으며, HZSM-5 촉매의 Si/Al 비가 산점 발달 및 촉매 활성에 밀접한 상관성이 있음을 관찰하였다. 또한, 니켈이 첨가된 촉매의 탄소 침적 억제 특성을 관찰하기 위해 TGA, O₂-TPO 분석을 수행하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권2호
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• pp.71-79
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• 2010

극초음속 비행체의 속도증가와 엔진효율의 향상으로 비행체와 엔진의 열적부하가 증가하게 되었다. 극초음속 영역에서 공기흐름의 온도는 매우 높기 때문에 공냉방식을 이용한 냉각이 불가능하므로, 비행체 연료를 주 냉각제로써 이용하는 것은 필수적이다. 흡열연료(Endothermic fuels)는 열분해 또는 촉매분해와 같은 흡열반응(Endothermic reaction)을 통해 열을 흡수하는 액체 탄화수소 비행체 연료이다. 흡열반응은 촉매를 이용하여 전환율과 생성물 분포를 변화시킴으로써 개선될 수 있다. 고온의 액체 탄화수소는 코킹 생성을 유발하여 열교환기의 효율을 저하시키고 촉매 비활성을 촉진시킬 수 있기 때문에, 흡열연료의 흡열능력은 코킹생성(Coke formation)이 발생하기 전까지의 온도로 제한한다. 본 연구 에서는 흡열연료를 적용한 주요 냉각기술동향과 흡열연료의 특성이 기술되었다.

• Korean Chemical Engineering Research
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• 제57권5호
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• pp.611-619
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• 2019

본 연구에서는 흡열연료의 종류와 촉매의 성형 방법에 따른 연료의 분해특성 및 코크 생성에 대하여 분석하였다. 실험에 사용된 연료는 methylcyclohexane (MCH), n-dodecane 그리고 exo-tetrahydrodipentadiene (exo-THDCP)이며, 백금을 담지한 USY720에 압력만을 가하여 제조한 disk 형태, binder와 silica solution을 혼합하여 제조한 pellet 형태의 제올라이트를 촉매로 사용하였다. 성형 방법에 따른 촉매의 특성은 X-ray 회절분석법(XRD), 주사전자현미경(SEM), 질소흡탈착등온선 그리고 암모니아 승온탈착분석법을 통해 분석하였으며, 연료가 초임계 상태로 존재할 수 있는 고온고압의 조건($500^{\circ}C$, 50 bar)에서 반응을 진행시킨 후에 생성된 혼합물은 가스 크로마토그래프 질량분석계(GC-MS), 촉매에 생성된 코크는 열중량분석기를 사용하여 분석하였다. 이와 같은 분석을 수행한 결과, 반응 후 생성물의 조성은 연료를 구성하는 화합물의 구조에 따라 크게 차이를 보였다. 또한, 촉매의 성형 방법에 따른 결정성이나 표면 특성의 변화는 미미하였으나, 비교적 큰 변화를 보인 산점과 기공 특성이 생성물과 코크 생성량 및 조성의 변화에 영향을 주는 것으로 확인되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.81-87
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• 2018

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 실제 반응조건과 비슷한 고정층 흐름형 반응기에서 Exo-tetrahydrodicyclopentadiene(exo-THDCP)를 연료로 사용하여 흡열 촉매 종류에 따른 흡열 반응 시 생성물, 코크 생성량과 촉매 특성 변화 간 관계에 대한 연구를 수행하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제13권4호
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• pp.43-49
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• 2019

고속비행체의 내외부 환경에서 가열이 된 고온고압의 흡열연료를 구현하고, 촉매를 이용한 흡열 열교환기의 성능평가를 가능하도록 하는 시험장치를 설계/제작하였다. 시험장치를 원활히 운용하기 위해, 예비시험을 통하여 고온의 흡열연료를 공급하기 위한 시험절차를 확립하였다. 흡열연료의 공급조건에 따른 촉매성능 시험을 수행하고 흡열량을 분석하였다. 선행연구사례와 동일한 반응조건에서의 촉매 반응결과를 비교하여 시험장치의 타당성을 검증하였다. 본 시험장치는 향후 다양한 조건의 흡열연료와 촉매의 흡열반응 시험에 활용할 수 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.991-994
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• 2017

극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로써 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 실제 반응조건과 비슷한 Packed bed flow reactor에서 Exo-tetrahydrodicyclopentadiene를 연료로 사용하여 촉매의 흡열량을 측정하는 방법에 대한 연구를 진행하였다.