• Nuclear Engineering and Technology
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• 제47권6호
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• pp.678-699
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• 2015

Although the harsh space environment imposes many severe challenges to space pioneers, space exploration is a realistic and profitable goal for long-term humanity survival. One of the viable and promising options to overcome the harsh environment of space is nuclear propulsion. Particularly, the Nuclear Thermal Rocket (NTR) is a leading candidate for nearterm human missions to Mars and beyond due to its relatively high thrust and efficiency. Traditional NTR designs use typically high power reactors with fast or epithermal neutron spectrums to simplify core design and to maximize thrust. In parallel there are a series of new NTR designs with lower thrust and higher efficiency, designed to enhance mission versatility and safety through the use of redundant engines (when used in a clustered engine arrangement) for future commercialization. This paper proposes a new NTR design of the second design philosophy, Korea Advanced NUclear Thermal Engine Rocket (KANUTER), for future space applications. The KANUTER consists of an Extremely High Temperature Gas cooled Reactor (EHTGR) utilizing hydrogen propellant, a propulsion system, and an optional electricity generation system to provide propulsion as well as electricity generation. The innovatively small engine has the characteristics of high efficiency, being compact and lightweight, and bimodal capability. The notable characteristics result from the moderated EHTGR design, uniquely utilizing the integrated fuel element with an ultra heat-resistant carbide fuel, an efficient metal hydride moderator, protectively cooling channels and an individual pressure tube in an all-in-one package. The EHTGR can be bimodally operated in a propulsion mode of $100MW_{th}$ and an electricity generation mode of $100MW_{th}$, equipped with a dynamic energy conversion system. To investigate the design features of the new reactor and to estimate referential engine performance, a preliminary design study in terms of neutronics and thermohydraulics was carried out. The result indicates that the innovative design has great potential for high propellant efficiency and thrust-to-weight of engine ratio, compared with the existing NTR designs. However, the build-up of fission products in fuel has a significant impact on the bimodal operation of the moderated reactor such as xenon-induced dead time. This issue can be overcome by building in excess reactivity and control margin for the reactor design.

• 한국항공우주학회지
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• 제36권8호
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• pp.790-796
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• 2008

고체 추진기관은 고정된 추진제 그레인 형상과 노즐목 때문에 정해진 단순 추력을 가지게 된다. 핀틀 노즐은 기존의 고체 추진기관의 장점을 가지면서도 추력 조절이 불가능한 단점을 보완하기 위해 제안된 방법이다. 본 연구에서는 핀틀 형상이 노즐 성능에 미치는 영향을 실험과 수치해석 방법으로 평가하였다. 핀틀 형상은 단순성의 원리에 근거하여 변경하였으며 각각의 형상에 대한 내부 유동장은 난류모델을 적용하여 Fluent로 해석하였다. 본 연구로부터 핀틀 형상이 노즐내의 충격파 구조 및 유동박리 영향을 주어 노즐 추력 및 핀틀 하중에 영향을 미침과 최적의 노즐 성능을 발휘할 수 있는 핀틀 형상이 존재함을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.41-45
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• 2009

본 연구에서는 고농도 과산화수소와 케로신을 각각 산화제와 연료로 사용하는 소형 이원추진제 추력기의 설계/제작 및 인젝터 성능특성 파악을 위한 수류시험을 수행하였다. 본 개발모델에서는 점화기, 인젝터, 막냉각 시스템을 통합하여 운용이 가능한 구조의 믹싱헤드를 적용하였으며, 각 부분으로의 공급유량 변경이 가능하도록 하여 최적 설계의 실험적 검증 및 효율성을 극대화하고자 하였다. 마지막으로 수류시험을 통해 인젝터 유량 및 추진제 분사패턴을 확인하였으며, 믹싱헤드의 설계 타당성을 검증하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제8권4호
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• pp.146-151
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• 2005

The burning rates of combustible cartridge cases(CCCs) of 120mm kinetic energy ammunition were measured by CBT(Closed Bomb Tester). The burning coefficient was 1.4 for CCC fabricated by Post Impregnation(PI) process, and 1.0 for that by Beater Additive(BA) process. The BA process CCC showed the fixed burning coefficient of 1.0 in spite of changing the composition of CCC. As the Korean Future Main Battle Tank is requiring the high penetration performance compared with that of KlAl tank ammunition(K276), CCC was designed to have higher impetus composition than that of K276 composition(525J/g). The optimum impetus was 600J/g when considering the increases of pressure and muzzle velocity with increasing impetus. When impetus of CCC by changing the composition increased from 525J/g to 600J/g, the muzzle velocity of 12m/s at pressure increase of 3500psi increased in case of using SCDB propellant.

• 공업화학
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• 제27권4호
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• pp.397-401
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• 2016

새로운 고체산화제 화합물인 pyridinium dinitramide (Py-DN)는 환경 및 인체에 독성이 적은 비염소계의 에너지물질로서 고체 추진제 뿐만 아니라 단일계 추진제로 활용이 가능한 high performance green propellant (HPGP) 물질이다. 합성반응은 술팜산칼륨(potassium sulfamate, $NH_2SO_3K$)을 출발물질로 시작하였으며, 합성된 Py-DN의 화학적인 구조특성을 적외선분광법과 가시광선-자외선분광법으로 관찰하였다. 또한, 유사한 물성의 친환경 고체산화제인 ammonium dinitramide[ADN, $NH_4N(NO_2)_2$]와 guanidine dinitramide[GDN, $NH_2C(NH_2)NH_2N(NO_2)_2$]의 열특성을 TG/DSC로 분석하여 상대 비교하였다. 본 연구에서 합성한 Py-DN염의 흡열온도는 $77.4^{\circ}C$, 분해온도는 $144.7^{\circ}C$, 발열에너지는 1739 J/g으로 기존의 DN계열 물질보다 열적 반응이 빠르므로 분해온도가 상대적으로 낮아 단일계 추진제의 촉매 분해 시 촉매의 예열온도를 낮출 수 있어 로켓추력기의 연료로 활용할 경우, 낮은 분해온도 적용성에 장점이 있다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.313-317
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• 2005

The facility improvement for hot firing test of combustion chamber having thrust of 30-tonf class and chamber pressure of 60bara were performed at ReTF in KARI. The KSR-III main engine having combustion pressure of 13bara and thrust of 12.5tonf had been successfully tested in this facility. To increase the capability of the facility, the feeding and the trust measurement system have been modified. The modification of the feeding system plays also a role of ensuring the stability of propellant supply and two step ignition sequence of combustion chamber. The one-axis thrust measurement system of up to 60tons has been newly manufactured and installed in test stand and the water/kerosene supply lines with high pressure vessel of $4m^3$ and gas nitrogen vessel of $10m^3$ have been designed for regenerative cooling system. The results of cold flow test show that this facility has been successfully improved to satisfy the requirement for hot firing test of high performance combustor.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.8-13
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• 2018

ZPP(Zirconium Potassium Perchlorate)는 산화제 potassium perchlorate, 금속원료 zirconium, 결합제 Viton 조성의 점화제이다. ZPP는 항공우주산업, 추진제 점화원, 자동화 산업에 사용되고 있다. 본 연구에서는 PMD(Pyrotechnic Mechanical Device)에 사용되는 ZPP의 제조공정 및 형상/열량/압력값과 같은 특성을 연구하였다. ZPP 제작 시, 원료들을 고속으로 교반하여 ZPP가 균일한 입자크기 및 형상으로 제작될 수 있도록 혼화공정을 설계하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.445-450
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• 2017

ZPP(Zirconium Potassium Perchlorate)는 산화제 potassium perchlorate, 금속원료 zirconium, 결합제 Viton 조성의 점화제이다. ZPP는 항공우주산업, 추진제 점화원, 자동화 산업에 사용되고 있다. 본 연구에서는 PMD(Pyrotechnic Mechanical Device)에 사용되는 ZPP의 제조공정 및 형상/열량/압력값과 같은 특성을 연구하였다. ZPP 제작 시, 원료들을 고속으로 교반하여 ZPP가 균일한 입자크기 및 형상으로 제작될 수 있도록 혼화공정을 설계하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권5호
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• pp.53-59
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• 2019

고체연료는 추진제 연소 시 산화제와 반응하여 추진제 성능을 증가시키는 역할을 한다. 대표적인 고체연료는 Al, RDX, HMX 등이 있다. 이들 물질은 연소 시 수분과 만나 흰색 연기를 발생시키고, 일산화탄소, 이산화탄소, 메탄가스 등의 환경유해 물질을 다량 발생시킨다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 고체 연료로 사용 가능한 고질소 에너지 물질인 hydrazinium 5-aminotetrazolate(HAT)를 제조하였다. 분광분석(NMR)을 통해 HAT의 구조를 분석하였으며, DSC를 이용하여 열특성 분석을 하였다. 또한, EXPLO5 프로그램을 이용하여 비추력, 가스발생량 등을 계산하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제5권3호
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• pp.41-51
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• 2001

Split-triplet(F-O-O-F)형의 분사기 요소를 장착한 KSR-III 액체 로켓엔진의 성능과 연소장을 고찰하기 위해 수치해석을 수행하였다. 방사형 분사기 배열의 액체 로켓엔진의 수치해석 검증을 위해 2차원 축대칭과 3차원 계산을 수행하여 연소시험 결과와 비교하였다. 2차원 축대칭 계산과 3차원 해석을 통하여 성능 측면에서 오차가 약 3∼5% 정도의 정확도를 유지하며 예측하는 것을 볼 수 있었다. 3차원 해석에서는 연소장을 해석하여 분사기 면의 온도 분포가 연소 시험결과와 정성적으로 일치하는 것을 볼 수 있었다. 또한 충돌각의 감소와 분사기 배열의 직교-방사형으로 변경이 방사형 분사기배열의 국부적인 고온 영역을 감소시키며 성능에도 영향을 미치는 것을 볼 수 있었다. 이러한 해석을 통하여 분사기 배열과 충돌각 선정이 액체 로켓엔진의 성능과 연소장에 영향을 미치는 중요한 요인이 됨을 알 수 있었다.