• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.101-112
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• 2021

SpaceX는 Falcon 9과 Falcon Heavy의 재사용을 통해 다양한 탑재중량 포트폴리오를 구성하고, 한 종류의 엔진을 사용하여 발사체를 구성하며, 케로신 엔진에서 메탄 엔진으로의 전환, 3D 프린팅 사용 등 다양한 전략을 보여주고 있다. 본 연구에서는 아리랑 위성에서 천리안 위성까지 다양한 탑재중량 및 궤도를 감당할 수 있는 발사체 안을 구성하였으며, 케로신 가스발생기 사이클 엔진, 케로신다단연소 사이클 엔진, 메탄 다단연소 사이클 엔진을 사용한 10가지 발사체 안에 대해서 검토하였다. 10가지 안 중 35톤급 메탄 엔진을 사용한 재사용 발사체가 개발 가능성 측면에서 좋은 안으로 평가되었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.80-88
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• 2018

한국형 발사체 지상고정 장치는 발사체 이륙시 엔진 최대 추력에서 고정을 해제 한다. 고정력을 일시에 제거하면 추진체가 탱크 내부에서 상하로 진동하는 Ka Doing a Doing a Doing Mode를 유발할 수 있으므로, 점진적으로 고정력을 제거하는 기능이 필요하다. 본 연구에서는 이를 만족하기 위해 축압기 및 파이로 밸브로 유압구동기를 작동하고 구동기내 오리피스로 속도를 제어하는 지상고정장치 유압시스템의 작동 시험을 수행하였다. 주요 설계변수 변화 의한 유압구동기 운동속도의 영향을 분석하여 이를 바탕으로 구동기 요구속도를 만족시킬 수 있는 유압구동기 설계값들을 도출하였다. 이를 통하여 최대추력에서 동작할 수 있는 발사체 지상고정 장치의 개발을 위한 공학적 기반을 마련하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.132-140
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• 2018

한국형발사체 발사를 위하여 나로우주센터에 제 2발사대가 구축될 예정이며 연료공급설비 역시 새롭게 설치된다. 한국형발사체 발사대시스템의 연료공급설비는 나로호 발사대의 설계를 기본 바탕으로 하였다. 하지만 한국형발사체는 나로호 또는 시험발사체와는 달리 3단형 발사체이기 때문에 연료 이송펌프 1대로 1, 2, 3단의 발사체 연료 탱크로 연료를 공급해야한다. 유동해석을 통해 충전 시나리오를 선정하는 과정에서 펌프 토출압력의 급격한 상승 문제를 확인하였다. 이는 오리피스타입의 유량제어방식으로 각 단의 충전모드 전환에 따른 유량변화에 대해 리턴유량이 능동적으로 대응할 수 없기 때문에 발생하였다. 이 문제를 해결하기 위해 다양한 경우에 대해 유동해석을 통해 accumulator 설치와 각 단의 충전모드 전환 순서를 적절히 조정함으로써 안정적으로 공급할 수 있음을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권3호
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• pp.32-42
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• 2022

한가지 유형의 엔진 여러 개를 번들로 묶어서 발사체 제품군을 개발하는 전략은 SpaceX와 그들의 재사용 발사체 Falcon 9과 Falcon Heavy에 의해 입증되었다. 이 연구에서 우리는 35톤급 메탄 다단 연소 사이클 엔진을 이용한 잠재적인 발사체 제품군을 제시하였으며, 다양한 우주 임무에서 그것들의 유용성과 성능을 평가하였다. 예를 들어, Falcon 9의 한국형 버전은 소모성 모드에시 500 km SSO에 약 4.7톤의 탑재체를 투입할 수 있는 반면에, 해상에 착륙하는 모드에서는 약 2.16톤의 탑재량으로 줄어들게 된다. Falcon Heavy의 한국형 버전은 나로우주센터에서 발사되었을 때, 4.4톤을 GTO에 투입할 수 있으며, 이는 이 공통부스터코어 구성이 높은 경사각에도 불구하고 천리안 2호 위성을 투입할 수 있는 것으로 나타났다. 개발 후, 이 메탄 엔진이 소형위성 발사체에 추력공급 용도로도 사용도 가능하다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권6호
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• pp.72-86
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• 2019

SpaceX는 현재 Falcon 9 v1.2 Block 5의 성공적인 발사 및 회수로 세계 발사 시장을 주도하고 있다. SpaceX는 케로신 가스 발생기 엔진인 Merlin 엔진을 개발하였고, Falcon 1에서 Falcon Heavy까지 엔진을 지속적으로 업그레이드하여 탑재 중량을 증가시켰다. SpaceX는 초기에 많은 실패를 겪었지만 NASA의 도움으로 많은 위기를 극복하고 발사체를 개발할 수 있었다. 또한 재사용 발사체를 성공적으로 개발하여 운용비용을 크게 절감했다. 한국의 후속 발사체도 이러한 SpaceX의 개발 전략을 참고하여 개발할 필요가 있다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권5호
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• pp.107-114
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• 2018

한국형발사체 (KSLV-II) 발사대시스템 상세설계의 산화제 충전 운용 설계를 검증하고자, 나로호 1차 비행 시험 실증 자료과 설계 모델링 유동 해석 결과를 비교하였다. 최대 공급유량에 대비한 유량 비율로 충전 모드별 측정 및 계산값을 비교할 때, 모든 오차는 6.7% 이내이다. 산화제 공급 펌프 후단 및 유량조절 밸브 전단 압력 오차는 5.1% 이내이다. 발사체 공급 전단 최종 압력은 모든 충전 모드에서 실험값의 범위에 포함되는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.44-50
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• 2017

지상고정장치는 발사체 엔진의 추력이 정상상태에 도달할 때까지 발사체를 발사대에 고정시켜주는 역할을 한다. 본 연구에서는 지상고정장치에 적용되는 구동 유압실린더의 형상 및 운동 특성에 대한 해석적 연구를 수행하였다. 유압 실린더의 수축 운동은 분리 동작에 가장 중요한 요소로서, 해석 결과 실린더의 slit 면적이 축소되고 초기 충전 압력이 증가될수록 수축 하중이 증가함을 확인하였다. 이를 통해 최적화된 slit 면적과 초기 충전압력을 결정하였다. Transient 해석을 통해 실린더가 수축 시 발생하는 하중, 변위, 내부 압력분포를 확인하였다. 해석 결과 실린더가 발생시키는 하중은 실린더에 작용하는 외력과 동일한 값을 발생시키는 것을 확인하였다. 또한 실린더가 운동하는 중에 실린더 내부의 압력분포는 일정한 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권6호
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• pp.75-81
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• 2014

우주발사체 이륙 시 발생하는 연소 후류에 의한 발사체 및 발사대 구조물에 대한 손상을 방지하기 위해 적절한 형상의 화염유도로가 구축되어야 한다. 화염유도로는 발사체로부터 배출되는 풀룸이 재순환되거나 역류가 발생하지 않는 적절한 형상으로 설계되어야 하며, 발사장 주변 여건과 운용되는 발사체의 엔진 특성이 반영되어야 한다. 본 논문에서는 한국형발사체 1단부 엔진 특성을 고려하여 화염유도로 기초 형상을 설계하였으며, 플룸을 추진제 연소가스 대신 공기로 가정한 전산유동해석을 통해 화염유도로 형상에 따른 연소 후류의 영향에 대해 분석하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.76-83
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• 2017

한국항공우주연구원에서는 현재 대한민국 독자적인 기술의 한국형발사체를 개발하고 있다. 따라서 한국형발사체의 추진기관에 적합한 새로운 발사대시스템의 개발이 요구된다. 한국형발사체는 엔진 추력, 단 구성, 추진기관 배관 및 구성품 규격 등이 나로호와는 확연히 변화되었기에 이에 적절히 대응되는 발사대시스템의 연료공급설비가 구축되어야 한다. 한국항공우주연구원에서는 발사대시스템의 상세설계를 통하여 예비설계 결과를 바탕으로 보다 구체적인 공급라인 구성과 구성품의 규격을 설계하였고, 충전개념을 결정하였다. 또한 케로신 공급운용 및 사전작업에 필요한 계획을 수립하였고 이에 따른 운용알고리즘을 구성하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제20권4호
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• pp.50-58
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• 2016

한국형 발사체(KSLV-II) 추진제 공급시스템은 각 단에 위치한 추진제 탱크에 산화제와 케로신을 공급해주는 시스템이다. 발사체의 추진제 탱크를 안정적으로 충전하기 위해, 충전시나리오와 충전유량을 결정하였다. 다음으로 1D 유동 해석프로그램을 이용하여 추진제 공급시스템을 모델링 하였다. 1D steady state 해석을 통하여 각 시스템에서의 충전모드에 따른 밸브용량과 orifice 사이즈를 계산하였다. Steady state 결과를 이용하여 1D transient 해석을 수행하였다. 해석 결과 추진제가 각 추진제 탱크로 충전됨에 따라 탱크의 수두가 상승하여 충전유량이 감소하는 것으로 나타났다. 최종적으로 해석을 통해 제안된 충전시스템 모델이 요구되는 충전설계조건을 만족하는 것을 확인하였다.