• 한국항공우주학회지
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• 제44권7호
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• pp.576-584
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• 2016

본 연구는 다단 하이브리드 로켓의 낮은 비추력 성능을 향상시키는 방법으로 AP 첨가 추진제를 제안하고 있다. 추진제에 첨가된 AP 첨가비율 변화에 따라 다단 하이브리드 로켓의 비추력 성능 변화와 연료과농 연소특성 변화를 살펴보았으며, 이때 AP 첨가비율은 하이브리드 로켓의 연소 특징을 유지하기 위해 최대 15 wt%로 제한하였다. 결과에 의하면, AP 15 wt% 추진제는 AP 0 wt% 추진제와 비교하여 비추력 성능이 약 3% 향상되었다. 또한, 동일한 연소온도를 유지함에도 불구하고, AP 첨가비율을 증가시키면 산화제 유입량, O/F비 변화량, 그리고 연소압력은 감소하며 반경반향 온도 분포가 좋아지는 등 다단 하이브리드 로켓의 성능향상에 긍정적인 효과가 나타났다. 그러나 오직 AP를 추진제에 첨가하는 것만으로 다단 하이브리드 로켓의 비추력 성능을 일반 화학로켓의 수준으로 향상시키는 것이 매우 어려운 일임을 고려할 때, 추가적으로 금속입자 첨가를 통해 비추력 성능을 향상시킬 계획이다.

• 한국항공우주학회지
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• 제39권3호
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• pp.232-241
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• 2011

하이브리드 로켓은 난류 산화제 유동과 고체 추진제의 기화로 인한 분사 유동 사이의 상호 작용에 의해 복잡한 형태의 혼합 전단층이 존재한다는 특별한 성질을 가지고 있다. 본 논문에서는 유동 간섭에 의해 표면에서 발생하는 진동 유동의 물리적 특성을 연구하기 위하여 압축성 효과를 고려한 질량분사가 있는 덕트 유동의 LES(Large Eddy Simulation) 해석을 수행하였다. 계산 결과에 따르면, 기화 질량이 분출됨에 따라 주유동방향 와류의 특성이 강해지고 국부적으로 발생하는 역류 현상을 근거로 벽면 근방에서 원주방향 와류가 생성됨을 확인하였다. 그리고 시간 특성을 갖고 나타나는 와류 흘림 현상은 혼합 전단층에 기인한 유동 불안정성에 의해 촉진되었으며, 분출유동에 의해 발달한 고유 진동 유동을 의미하는 압력 섭동의 특정 진동수가 $\omega$=8.8에서 검출됨을 확인하였다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제21권3호
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• pp.43-49
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• 2013

This work investigated the effects of engine speed and injection timing on combustion and emissions characteristics in a partially premixed charge compression ignition (pPCCI) engine fueled with DME. pPCCI engine especially has potential to achieve more homogeneous mixture in the cylinder, which results in lower NOx and smoke emission. In this study single cylinder engine was equipped with common rail and injection pressure is 700 bar. Total injected fuel mass is 64.5 $mm^3$ per cycle. The amount of pilot injection of the entire injection 12.5% is tested. Results show that NOx emission is decreased while IMEP is increased as the retard of injection timing. Besides, NOx emissions are slightly rised as well as IMEP is increased with the increase of engine speed.

• 대한기계학회논문집B
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• 제23권6호
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• pp.778-787
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• 1999

In this study, the autoignition process of liquid fuel, injected into hot and stagnant air in a 2-D axisymmetric confined cylindrical combustor, has been investigated. Eulerian-Lagrangian scheme was adopted to analyze the two-phase flow and combustion. The unsteady conservation equations were used to solve the transition of the gas field. Interactions between two phases were accounted by using the particle source in cell (PSI-Cell) model, which was used for detailed consideration of the finite rates of transports between phases. And infinite conduction model was adopted for the vaporization of droplets. The results have shown that the process of the autoignition consists of heating up of droplets, vaporization, mixing and ignition. The ignition criteria could be determined by the temporal variations of temperature, reaction rate and species mass fraction. And the effects of various parameters on ignition phenomena are examined. These have shown that the increasing the reaction rate and/or the vaporization rate can reduce the ignition delay time.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제20회 춘계학술대회 논문집
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• pp.91-93
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• 2003

A comprehensive numerical study is carried out to investigate for the understanding of the flow evolution and flame development in a supersonic combustor with normal injection of ncumally injecting hydrogen in airsupersonic flows. The formulation treats the complete conservation equations of mass, momentum, energy, and species concentration for a multi-component chemically reacting system. For the numerical simulation of supersonic combustion, multi-species Navier-Stokes equations and detailed chemistry of H2-Air is considered. It also accommodates a finite-rate chemical kinetics mechanism of hydrogen-air combustion GRI-Mech. 2.11[1], which consists of nine species and twenty-five reaction steps. Turbulence closure is achieved by means of a k-two-equation model (2). The governing equations are spatially discretized using a finite-volume approach, and temporally integrated by means of a second-order accurate implicit scheme (3-5).The supersonic combustor consists of a flat channel of 10 cm height and a fuel-injection slit of 0.1 cm width located at 10 cm downstream of the inlet. A cavity of 5 cm height and 20 cm width is installed at 15 cm downstream of the injection slit. A total of 936160 grids are used for the main-combustor flow passage, and 159161 grids for the cavity. The grids are clustered in the flow direction near the fuel injector and cavity, as well as in the vertical direction near the bottom wall. The no-slip and adiabatic conditions are assumed throughout the entire wall boundary. As a specific example, the inflow Mach number is assumed to be 3, and the temperature and pressure are 600 K and 0.1 MPa, respectively. Gaseous hydrogen at a temperature of 151.5 K is injected normal to the wall from a choked injector.A series of calculations were carried out by varying the fuel injection pressure from 0.5 to 1.5MPa. This amounts to changing the fuel mass flow rate or the overall equivalence ratio for different operating regimes. Figure 1 shows the instantaneous temperature fields in the supersonic combustor at four different conditions. The dark blue region represents the hot burned gases. At the fuel injection pressure of 0.5 MPa, the flame is stably anchored, but the flow field exhibits a high-amplitude oscillation. At the fuel injection pressure of 1.0 MPa, the Mach reflection occurs ahead of the injector. The interaction between the incoming air and the injection flow becomes much more complex, and the fuel/air mixing is strongly enhanced. The Mach reflection oscillates and results in a strong fluctuation in the combustor wall pressure. At the fuel injection pressure of 1.5MPa, the flow inside the combustor becomes nearly choked and the Mach reflection is displaced forward. The leading shock wave moves slowly toward the inlet, and eventually causes the combustor-upstart due to the thermal choking. The cavity appears to play a secondary role in driving the flow unsteadiness, in spite of its influence on the fuel/air mixing and flame evolution. Further investigation is necessary on this issue. The present study features detailed resolution of the flow and flame dynamics in the combustor, which was not typically available in most of the previous works. In particular, the oscillatory flow characteristics are captured at a scale sufficient to identify the underlying physical mechanisms. Much of the flow unsteadiness is not related to the cavity, but rather to the intrinsic unsteadiness in the flowfield, as also shown experimentally by Ben-Yakar et al. [6], The interactions between the unsteady flow and flame evolution may cause a large excursion of flow oscillation. The work appears to be the first of its kind in the numerical study of combustion oscillations in a supersonic combustor, although a similar phenomenon was previously reported experimentally. A more comprehensive discussion will be given in the final paper presented at the colloquium.

• 한국추진공학회지
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• 제22권3호
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• pp.53-64
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• 2018

본 논문에서는 초음속 유동장 내 연료 수직 분사 조건에서 분사구의 형상에 따른 연료/공기 혼합 특성을 분석하고자 하였다. 이를 위해 동일한 분사구 출구 면적과 유량 조건에 대해 수소와 공기에 대한 비반응 유동장 전산 해석을 수행하였다. 해석 결과의 검증을 위하여 자유류 마하수 3.38, 제트-자유류 운동량 플럭스비 1.4 인 평판 분사 시험을 모의하였다. 5개의 서로 다른 형상을 갖는 분사구를 이용하여 형태에 따른 박리 구간, 분사 제트의 구조의 차이를 살펴보고 분사구 후류에서 수소의 침투 높이와 수소-공기의 혼합에 따른 가연 면적에 변화를 확인함으로써 분사구 형상에 따른 연료/공기 혼합 특성을 정량적으로 비교하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제31권2호
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• pp.188-194
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• 2007

New diesel engines equipped with common-rail injection systems and advanced engine management control allow drastic decreases in the production of particulate matters and nitrogen oxides with a significant advantage in terms of the fuel consumption and $CO_2$ emissions. Nevertheless, the contribution of exhaust gas after treatment in the ultra low emission vehicles conception has become unavoidable today. Recently the passive type DPF(Diesel Particulate Filter Trap) system for diesel passenger vehicle has been manufactured into mass production from a French automotive maker since the year of 2000. This passive DPF system fully relies on the catalytic effects from additives blended into the diesel fuel and additives injected into the DPF system. In this study, the effects of PM regeneration in the commercial diesel passenger vehicle with the passive type DPF system were investigated in chassis dynamometer CVS(constant volume sampler)-75 mode. As shown in this experimental results, the DPF regeneration was observed at temperature as low as $350^{\circ}C$. And the engine-controlled the DPF regeneration founded to be one of the most promising regeneration technologies. Moreover, the durability of this DPF system was evaluated with a season weather in terms of the differential pressure and exhaust gas temperature traces from a road test during the total mileage of 80,000km.

• 한국태양에너지학회 논문집
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• 제29권1호
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• pp.44-49
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• 2009

Steam reforming of methane in the high temperature solar chemical reactor bas advantage in its heating method. Using concentrated solar energy as a heating source of the reforming reaction can reduce the $CO_2$ emission by 20% compared to hydrocarbon fuel. In this paper, the simulation result of methane-steam reforming on a high temperature solar chemical reactor(SCR) using Fluent 6.3.26 is presented. The high temperature SCR is designed for the Inha Dish-1, a Dish type solar concentrator installed in Songdo city. Basic SCR performance factors are referred to the former researches of the same laboratory. Inside the SCR porous metal is used for a receiver/reactor. The porous metal is carved like a dome shape on the incident side to increase the heat transfer. Also, ring-disc set of baffle is inserted in the porous metal region to increase the path length. Numerical and physical models are also used from the former researches. Methane and steam is mixed with the same mole fraction and injected into the SCR. The simulation is performed for a various inlet mass flow rate of the methane-steam mixture gas. The result shows that the average reactor temperature and the conversion rate change appreciably by the inlet mass flow rate of 0.0005 kg/s.

• 에너지공학
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• 제16권3호
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• pp.120-127
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• 2007

본 연구의 목적은 디젤연소장의 분위기조건에 따라 다성분 혼합연료의 질량분률이 분무착화 및 연소특성에 미치는 영향을 실험적으로 고찰하는데 있다. 착화 및 연소특성은 화학발광계측법 및 직접촬영법을 이용하여 분석되었다. 실험은 광계측기를 사용하여 RCEM에서 이루어졌으며, 이소옥탄, 노말 도데칸, 노말 헥사데칸으로 혼합한 다성분연료는 커먼레일 인젝터의 전자제어에 의해 RCEM의 연소실 내로 분사된다. 실험조건은 분사압력 42, 72, 112 MPa과 분위기온도 700, 800, 900 K로 하였다. 그 결과로서 착화지연은 고세탄가성분에 의존하고, 분위기온도가 낮을 경우 저비점성분 혼합비율의 증가에 따라 휘도영역이 현저하게 낮아지며, 열발생률이 증가하면서 확산연소기간을 단축시킨다.

• 우주기술과 응용
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• 제3권2호
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• pp.101-117
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• 2023

우주상에 존재하는 우주물체에 접근하여 궤도상에서 제거하는 능동 제거 기술(active debris removal, ADR)과 연료 충전, 배터리 교환 등의 위성의 수명연장을 위한 기술인 궤도상 서비싱(on-orbit servicing)은 우주물체의 증가와 함께 그 관심이 커지고 있다. 인공위성연구소에서는 국내에서 발사되었던 국가 자산 중 임무가 종료된 후 궤도상에서 여전히 우주를 돌고 있는 국가 우주자산을 포획 및 제거하는 목적의 위성을 개발하기 위한 연구를 수행 중에 있다. ADR 소형위성은 지금껏 국내에서 개발되었던 지구 및 우주환경 관측 위성과 다르게 랑데부/도킹 기술 등을 포함한 우주 탐사 임무 등 미래 임무에 요구되는 기술을 구현 및 실증하는 것을 주요 임무로 가지고 있다. 본 논문에서는 여러 국가 우주자산들 중 1990년대에 발사된 우리별 위성의 포획 및 제거 임무를 갖고 있는 ADR 소형위성의 궤도 전이 방법에 대해서 소개한다. 소형 위성은 무게가 약 200 kg 이하가 되도록 개발을 수행할 예정이고, 2027년 한국형 발사체를 통해 궤도상에 투입되는 상황을 가정하여 임무를 설계했다. 특히, 지구의 J2 섭동력을 이용해서 목표물과 다른 RAAN 일변화를 만들어 줌으로써, 목표물로의 궤도면 변경을 직접 천이 방식과 비교하여 더 적은 연료를 이용하는 전략을 구성하였다. 이 방법을 이용하여 소형위성급 무게의 위성으로 우주쓰레기 제거 임무를 가능하게 하며, 뉴스페이스 시대에 새로운 형태의 우주탐사를 수행하는 기술 검증 플랫폼이 될 것으로 기대한다.