• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.78-84
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• 2007

탄화수소계 연료를 사용하는 재생냉각 로켓엔진 연소기에서는 벽면온도가 올라감에 따라 냉각채널 벽면에 화합물이 침전되는 코킹현상이 발생하는 것으로 알려져 있다. 이 현상은 냉각 유체에 의한 냉각 성능을 감소시키고 결과적으로 과열에 의한 연소기 손상을 야기할 수 있다. 본 논문에서는 재생냉각채널을 모사하는 전기가열장치 실험결과를 소개하고 실험결과를 바탕으로 구리합금과 탄화수소계 연료(Jet A-1)와의 적합성에 대해서 검토하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제9권3호
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• pp.35-41
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• 2001

In recent applications, map controlled thermostat has been adapted to optimize engine cooling system and vehicle cooling system. First of all, this strategy is focused on improving fuel consumption rate and reducing emissions, especially unburned hydrocarbon. The object can be obtained through controlling engine metal temperature by varying engine coolant temperature with engine load and speed. To achieve this goal, it is necessary to understand the characteristics of engine metal temperature and heat rejection rate to coolant. From the results of tested engines, it is obvious that fuel consumption rate has more dominant effect on engine metal temperatures than the corresponding engine power does. Also, Re-Nu relation which shows heat rejection rate to coolant in function of air-fuel mixture and engine specifications has been studied. Also, the empirical Re-Nu relation at full loaded engine was developed.

• 한국추진공학회지
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• 제26권5호
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• pp.24-34
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• 2022

초임계 영역에서 작동하는 탄화수소 연료를 사용하는 재생냉각채널의 냉각성능을 예측하기 위해서는 타당한 물성 예측이 필수이다. 본 연구는 고분자 탄화수소의 임계 압축인자에 따라 밀도와 비열을 적절하게 예측하기 위해 2-파라미터 상태방정식인 SRK(Soave-Redlich-Kwong) 및 PR(Peng-Robinson) 상태방정식과 이를 합한 3-파라미터 상태방정식인 RK-PR 상태방정식에 대한 비교 분석을 수행하였다. 대표적으로 낮은 임계압축 인자를 갖는 n-dodecane 연료와 높은 임계압축 인자를 갖는 JP-10 연료를 선정하여 두 연료의 열역학적 물성을 예측할 때 적합한 상태방정식을 제시하였다. 마지막으로 밀도와 비열의 예측 결과를 NIST REFPROP 데이터와 비교하여 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제22회 춘계학술대회논문집
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• pp.148-154
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• 2004

As a rocket propellent of hydrocarbon fuels, the characteristics of liquefied natural gas was evaluated with the viewpoint of the constituents and content, the cooling performance as a coolant, and characteristic velocity and specific impulse as parameters of the engine performance. Content of methane was a principal factor to determine the characteristics as a rocket propellant and more than 90 % of it was needed as a fuel and coolant in the regenerative cooled liquid rocket engine. Some constituents of the liquefied natural gas can be frozen by the pre-cooling of the pipe lines, therefore they can be a factor disturbing the normal working of engine. In case the content of methane is around 90% in the liquefied natural gas, a normalized stoichiometric O/F mixture ratio of 0.75 is suggested for a nominal operation condition to get the maximum specific impulse and characteristic velocity.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제30회 춘계학술대회논문집
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• pp.303-306
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• 2008

미국은 X-43A 를 통한 스크램제트 무인기의 비행 시험을 성공적으로 마치고 미공군 주도하에 X-51A 스크램제트 기술 실증기를 개발하고 있다. X-51A는 PWR 사의 X-1 탄화수소 연료 스크램제트 엔진을 이용하여 2008년에 지상시험을 마치고 2009년에 비행시험이 계획되어 있으며, 이를 통하여 X-51A에서 확립된 기술은 향후 DARPA의 Falcon 프로그램에 의한 HTV-3X 극초음속 시험기 및 HCV 순항기 개발에 적용될 것이다. 본 논문에서는 액체 및 초임계 JP-7 연료를 이용한 엔진 구조물의 냉각 및 연소 등 X-51의 추진기관 핵심 기술에 대하여 살펴보고자 한다.

• 대한기계학회:학술대회논문집
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• 대한기계학회 2002년도 학술대회지
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• pp.255-258
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• 2002

Liquid rocket engines using liquefied natural gas (LNG) or methane as a fuel is known to have several good characteristics, such as high specific impulse compared to other hydrocarbon fuels, environment-friendly exhaust gas, low production cost, and re-usability with low soot generation in the cooling channel. In this study, experimental combustion chambers capable of using LNC and $CH_{4}$ are being researched through experimental firing tests, and within easy range of eyes' inspection, there are the periodical existence of soot or discoloration in the chamber wall surface. This result means that mixture ratio of oxidizer and fuel fluctuates periodically between outer-row injectors in the mixing head in the circumferential direction. Therefore, based on this phenomenon, the variation of mixture ratio near the chamber wall caused by the spill pattern of a shear coaxial injector was analyzed quantitatively and the thermal heat flux Into the cooling channel is modified. Then, the calculated and modified results are compared with the measured ones.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.56-61
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• 2021

본 연구에서는 극초음속 비행체의 냉각제로 사용되는 액체탄화수소 연료와 흡열 촉매의 안정적 사용을 위해 Al₂O₃와 H-ZSM-5를 stainless steel tube 내벽에 코팅하는 연구를 수행하였다. 액체탄화수소 연료의 흡열분해 반응에서 coke 생성이 불가피하며, stainless steel tube reactor를 냉각채널로 사용하게 됨에 따라 Fe, Ni 금속이 filamentous coke 생성을 유발한다. 이에 따라 stainless steel에 H-ZSM-5를 코팅함으로써, Fe과 Ni 금속이 액체탄화수소 연료에 직접 노출되는 것을 방지하고 filamentous coke 생성을 억제하고자 하였다. 또한 stainless steel과 H-ZSM-5 사이에는 Al₂O₃을 코팅하여, 부착 강도를 증진 시키고자 하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.100-109
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• 2006

구리합금을 연소실 내벽으로 사용하고 탄화수소계 연료를 추진제로 사용하는 재생냉각 연소기에서 냉각채널 벽면온도가 상승함에 따라 냉각채널에 반응물이 침착되는 코킹현상이 일어난다. 이러한 현상은 냉각채널을 흐르는 연료에 의한 냉각효과를 감소시키게 되고, 높은 열유속으로 운영되는 연소기 내부벽면을 과열시켜 손상에 이르게 한다. 본 논문에서는 구성된 전기가열장치에 대해 소개하고 연소실 재질로 사용되고 있는 구리합금과 추진제로 사용되는 탄화수소계 연료 Jet A-1에 대해 가열시험 결과를 제시한다. 시험결과에 따라 각 조건에서의 구리합금과 Jet A-1의 적합성을 평가하였다.

• 한국분무공학회지
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• 제28권2호
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• pp.89-96
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• 2023

This study presents a numerical simulation investigating hydrodynamic characteristics of high-temperature hydrocarbon aviation fuel injected through a plain orifice injector. The analysis encompassed the temperature range up to the critical point, and the obtained results were compared with prior experimental observations. The analysis unveiled that the injector's exit pressure remains equivalent to the ambient pressure when the fuel injection temperature is below the boiling point. However, when the fuel temperature surpasses the boiling point, the exit pressure of the injector transitions to the saturated vapor pressure corresponding to the fuel injection temperature. Consequently, the exit pressure of the injector increases in tandem with the rapid increase of the saturation vapor pressure due to escalating fuel temperatures. This rise in the exit pressure necessitates a proportional increase in fuel injection pressure to ensure a fixed fuel mass flow rate. Furthermore, the investigation revealed that the discharge coefficient obtained by applying the exit pressure instead of the ambient pressure did exhibit no decrease, but rather was maintained at a nearly constant value, comparable to its level below the boiling point.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.643-646
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• 2017

탄화수소계열의 연료를 사용하는 액체로켓엔진에서 높은 열유속으로 인해 연소실 벽면이 구조적으로 손상 및 변형되는 것을 방지하기 위하여 연소실 벽면의 냉각은 필수적이다. 여러 가지 방법 중 연료를 냉각제로 사용 후 연소과정에 투입시키는 재생냉각 방식은 엔진 성능을 높여준다. 본 연구는 구리 단면적, 채널 내 유속, 채널에 가해지는 전류를 변화시켜 냉각제로 사용하는 케로신의 열전달 특성에 대해 알아보았다. 채널의 구리 단면적이 작을수록, 케로신의 유속이 빠를수록 대류 열전달이 빠르게 일어남을 알 수 있었다.