• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.317-320
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• 2011

과산화수소와 케로신을 이용한 이원액체추진제 로켓엔진을 위한 산화제 터보펌프를 설계하였으며 수류시험을 통해 설계된 터보펌프의 작동여부를 실험하였다. 과산화수소 터보펌프의 설계조건을 결정하고 펌프의 임펠러를 설계하였다. 펌프를 구동하기 위한 터빈을 차량용 터보차저로 선정하였으며 터빈 맵을 이용하여 가스발생기를 설계하였다. 펌프, 터빈과 가스발생기를 통합하여 터보펌프 시스템을 구축하였으며 수류시험을 통해 터보펌프 시스템이 1.47 bar의 압력으로 3.4 kg/s의 유량을 공급하는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.775-776
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• 2010

액체로켓 터보펌프의 산화제펌프 벌류트 및 연료펌프 벌류트 케이징의 설계, 해석, 그리고 구조 시험을 수행하였다. 설계된 케이징 형상에 따라 벌류트 케이징을 주조하여 제작하였으며, 설계 검증 및 주조의 건전성을 검증하기 위하여 파열시험을 실시하였다. 파열시험 시 주요 지점에서 변형률을 측정하여 항복 시점을 조사하였으며 해석을 통한 예측과 비교하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.123-127
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• 2005

로켓 엔진 시스템의 예비 설계를 위한 성능 설계 프로그램을 작성하였다. 추력실, 비극저온 추진제용 원심 펌프, 축류 단단 충동형 터빈 그리고 개방형 가스발생기 사이클에서 추가 추력을 얻기 위한 배기 파이프 등이 고려되었다. 설계 절차의 단순화를 위해서 펌프 토출 압력은 설계 입력치로 하였다. 이로 인해서 터보펌프유닛과 추력실 사이의 압력 밸런싱 문제는 설계과정에서 배제되었으며 시스템 전체의 유량 밸런싱만이 고려되었다. 본 논문에서는 시스템 흐름도와 부분품별 설계 절차를 제시하였고 계산 결과는 실제의 대상 엔진 사양과 함께 제시되었다.

• International Journal of Aerospace System Engineering
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• 제3권1호
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• pp.25-29
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• 2016

This paper highlights the performance of an impulse turbine which is a part of turbopump in a liquid rocket first stage engine. The turbopump, currently under development at Korea Aerospace Research Institute, has an impulse type turbine with 12 nozzles and a single rotor. The impulse turbine can archive high specific power with the low gas flow rates. The supersonic impulse turbine with a single rotor can make a simple structure. High-pressure gases are converted into the dynamic energy with flows through the 12 nozzles and drive the rotor to make the power for the pumps. The turbine test was performed in the high-pressured turbine test facility with air gas instead of burned gas. A hydraulic dynamometer was used to absorb the power from the turbine and control the rotational speed and torque. The test points were at several pressure ratios with 7 different rotational speeds. Results showed the efficiency was highest at the design pressure ratio. The efficiency was insensitive to the pressure ratio variation than the rotational speed. It was a typical characteristic in an impulse turbine.

• 한국추진공학회지
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• 제17권6호
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• pp.105-112
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• 2013

액체로켓엔진의 핵심부품인 터보펌프는 회전체와 케이싱으로 이루어진 여러 부품의 조립체로서 각종 체결 부분에 매질의 누설방지를 위한 실이 삽입된다. 특히 극저온 환경에서 작동하는 산화제펌프와 고온에서 작동하는 터빈 케이싱에는 안정적인 누설방지를 위하여 금속 실이 사용되는데, 금속 실은 높은 초기 체결력을 요하므로 이를 뒷받침할 수 있는 플랜지 및 체결요소의 적절한 구조 설계가 필수적이다. 본 연구에서는 산화제펌프에 사용하는 콘형 실(conical seal) 및 터빈에서 사용하는 금속 평 실(solid metal seal)과 C 실에 대하여 적절한 실 캐비티 및 플랜지 형상을 설계하고, 체결요소의 치수와 수량을 결정하여 건전한 체결 및 운전이 보장될 수 있도록 구조해석을 수행하여 검증하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권4호
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• pp.67-75
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• 2004

액체로켓 엔진시스템에 있어서 과도 해석은 시스템 시험 항목이나 시험 횟수의 선정과 개발 기간 등의 단축을 위해 반드시 필요한 항목이다. 본 연구에서는 터보펌프 공급식 로켓 엔진의 수학적 모델을 구성하였으며. 이를 이용하여 추력 제어 밸브의 개도 변화에 따른 엔진의 작동 모드 변화에 대한 과도해석을 수행하였다. 검증을 위하여 AnaSyn을 이용한 모드 해석 결과와 비교하여 2% 범위 내로 일치하는 것을 확인하였다. 또한 로켓 엔진 시스템의 과도해석 모델을 이용하여 엔진 구성품에 대한 시스템 차원의 설계 변수 결정이 가능함을 보였다. 압력안정기(pressure stabilizer)는 가스발생기 혼합비를 균일하게 유지시켜주는 장치로서, 이에 대한 감쇠 강제진동 모델을 세워 고유진동수와 감쇠비의 함수로 안정 영역을 구하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권1호
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• pp.56-64
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• 2010

한국형 발사체 (KSLV-II, Korea Space Launch Vehicle II)에 적용될 액체로켓엔진의 시스템 설계를 수행하였다. 진공 추력 76톤, 진공 비추력 297 sec인 본 엔진은 가스발생기 사이클로 터보펌프 가압방식을 적용한다. 연소기는 재생냉각형이며 연소압 60 bar이다. 추진제는 액체산소/케로신 조합이다. 엔진 시동은 파이로시동기를 이용하며 연소기 점화는 TEA (TriEthylAluminium)를 사용한다. 에너지 밸런스 해석을 통해서 엔진 시스템 성능과 서브시스템 요구 성능을 결정하였다. 연소압, 비추력 및 엔진무게의 적정성을 사례분석을 통하여 평가하였다. 터보펌프-가스발생기 연계시험과 비교하여 시동 해석방법을 검증함으로써 향후 적용을 위한 준비를 마쳤다. 본 엔진은 능동제어를 적용하지 않으며 모드해석과 분산해석을 통해서 성능 보정 방안을 확정하였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제9권4호
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• pp.67-72
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• 2015

The analysis has been performed on the blockage effect at the propellant flow passage in a liquid rocket engine. This simulates an example of emergency situation where flow passage is partially blocked. The analysis method has been validated by predicting the pump head and flow rate within 1% precision against the measured data of turbopump-gas generator coupled test. When the oxidizer passage is reduced it is predicted that the mixture ratio decreases, the oxidizer pump head increases and the gas generator pressure increases. When the fuel passage is reduced it is predicted that the mixture ratio increases, fuel flow rate decreases and the fuel pump head increases.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제16권4호
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• pp.53-59
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• 2022

액체 로켓 엔진의 연소기, 터보펌프, 가스발생기, 밸브 등 주요 구성품 조립 부위에는 고압의 고온 가스와 극저온 유체의 기밀을 위해 스태틱 실이 사용된다. 스태틱 실은 조립 부위의 상대적 움직임이 없는 기밀 부위에 적용되는데, 극저온 및 고온 환경에서의 열팽창과 수축은 조립부에서 원치 않는 누설을 야기할 수 있기에 효과적인 스태틱 실 설계가 필수적이다. 조립성 개선을 위하여 비정렬 조립이 가능한 구면 플랜지가 체결부에 사용되는데, 구면 플랜지의 회전이 가능하도록 스태틱 실 역시 기능이 추가된 다. 본 연구에서는 스태틱 실 적용 주요 부위의 모사 플랜지 시험기를 제작하여 구조 해석과 함께 기밀시험을 수행하여 설계된 스태틱 실의 구조 건전성을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제12권1호
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• pp.200-206
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• 2013

액체로켓엔진에서 추진제 밀도와 공급 압력 변화에 대한 성능 민감도를 분석하였다. 해석 프로그램은 터보펌프-가스발생기 연계시험 결과와 비교하여 1% 오차를 가지는 것으로 확인되었다. 연료 공급압력이 증가하면 혼합비 감소로 인해 엔진 연소압이 감소하였고 연료의 밀도가 증가하면 혼합비 감소에도 불구하고 추진제 유량이 증가하므로 엔진 연소압이 증가하는 것으로 예측되었다. 또한 산화제의 밀도가 증가되거나 공급압력이 증가하면 엔진의 연소압이 증가할 것으로 분석되었다.