• 한국추진공학회지
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• 제25권6호
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• pp.45-52
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• 2021

본 연구에서는 액체 추진제 소형로켓엔진의 개발을 위한 선행연구로 연료과농 조건의 기체메탄-기체산소 연소시험 결과를 제시한다. 다양한 당량비에 대한 연소특성을 비교하기 위해 산소 공급 유량을 12 g/s로 설정하고 메탄 공급 유량을 변화시켰다. 시험 결과, 연소시험 중 형성되는 정상상태 특성속도가 후반에서 급작스럽게 증가하는 현상이 관측되었으며, 그 변화량은 당량비에 비례하여 커지는 경향을 확인할 수 있었다. 이를 바탕으로 특성속도의 변이특성에 종속하는 당량비 구간을 총 3가지 연소 범주로 구분하였다.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
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• 제6권2호
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• pp.46-55
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• 2005

A rocket-powered vehicle is designed conceptually which uses an engine running on methane and oxygen and delivering 10 tons of thrust. The aerodynamic coefficients of the vehicle are taken to be those of the Japan's HOPE-X, and the weight of this vehicle is estimated using a method developed by NASA. The resulting vehicle will be about 9 meters long, 5.8 meters in wing span, weigh about 2 tons empty, carry a maximum of 5.6 tons of propellant, and endure a g-load of 4.5. The craft will be able to carry five passengers, in addition to a pilot, and fly for space tourism between a northern and a southern airport with a maximum g-load varying from 3g to 4g depending on the route flown.

• 한국추진공학회지
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• 제18권3호
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• pp.1-7
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• 2014

친환경 추진제인 액체메탄을 연료로 사용하는 이원추진제 로켓엔진의 이론성능분석을 통해 엔진의 설계변수를 도출하였다. 엔진의 연소성능 예측을 위해 CEA를 활용한 화학평형해석을 수행하였으며, 추진제 혼합비 및 연소실 내부압력에 따른 연소성능 특성을 고찰하였다. 엔진의 특성길이 도출을 위해 1차원 액적기화모델을 적용하여 성능변수 변화에 따른 추진제의 기화시간을 계산하였으며, 지상연소 이론성능분석을 통해 메탄 이원추진제 로켓엔진의 설계제원을 제시하였다.

• 한국연소학회:학술대회논문집
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• 대한연소학회 2003년도 제27회 KOSCO SYMPOSIUM 논문집
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• pp.139-143
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• 2003

Study on the ignition characteristics of combustor and gas generator for LOx-kerosene liquid rocket engine was performed experimentally through a series of combustion tests of sub-scale engine combustor and gas generator. Characteristic of gas-torch ignitor based on gaseous methane and gaseous oxygen was compared with hypergolic ignition using propellant tri-ethyl-aluminium. Gas-torch ignitor showed good performance on igniting sub-scale liquid rocket engine combustor and gas generator. It was observed that the ignition delay is also affected by the extent of nitrogen in the combustion chamber.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.229-234
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• 2004

The objective of the present study is to conduct model combustion tests for double swirl coaxial injectors to identify their combustion stability characteristics. Gaseous oxygen and mixture of methane and propane have been used as simulant propellants. Two model chambers tuned to the If acoustic resonance mode of a full-scale thrust chamber were manufactured to be used as a combustion cylinder. The main idea of the experiment is that the mixing mechanism is considered as a dominant factor significantly affecting combustion instability in a full-scale thrust chamber. Self-excited dynamic pressure values in a model chamber show different combustion stability zones with respect to a recess number. Upon test results, couplings between combustion conditions and the IT acoustic resonance mode become strengthened with the increase of a recess length.

• 한국추진공학회지
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• 제21권3호
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• pp.41-48
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• 2017

전단 동축형 인젝터를 통해 분사된 친환경 이원추진제 기체메탄-기체산소의 연소특성을 규명하기 위한 연구를 수행하였다. DSLR카메라를 이용하여 다양한 연소조건에서 화염을 촬영하였고, 이미지 후처리 기법을 통해 화염형상을 정량화한 후 그 특성을 분석하였다. 안정화 관점에서 확산화염은 anchored flame regime과 blow-off regime으로 구분될 수 있었으며, 산화제 레이놀즈 수($Re_o$)가 증가함에 따라 부착화염의 형성, 화염의 길이가 증가하는 경향을 나타냈다. 본 실험에 이용된 전단 동축형 인젝터는 추진제 제트의 운동량 확산에만 종속하고 그리 양호하지 않은 혼합으로 인해 분사방향으로 길이가 긴 화염을 형성하게 되므로 보다 큰 연소실 길이직경비가 요구됨을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권1호
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• pp.63-71
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• 2017

메탄($CH_4$)/산소($O_2$) 액체이원추진제는 친환경성, 무독성, 경제성, 우수한 성능 등의 장점으로 최근 들어 차세대 친환경 이원추진제로서 관심을 받고 있다. 본 연구에서는 연소실 내 압력 변화에 따른 기체 메탄/산소 비예혼합 동축 화염의 연소안정한계를 측정하고, 화염 및 유동의 가시화를 통해 분사 조건 및 압력 변화에 따른 화염의 구조와 특성을 파악하였다. 연구 결과 연료과농 조건에서 연소실 내 압력이 증가할 경우 연소안정한계가 확장되고 반응 영역이 증가하는 것을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제26권2호
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• pp.60-71
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• 2022

최근 발사체 시장의 저비용·재사용 발사체 개발 움직임은 여러 방향으로 세분화되고 있으며, 그중 하나는 가변추력 엔진 개발이다. 또한, 우주 선진국들은 그 청정성 때문에 차세대 우주발사체 추진제로 메탄을 선택하여 연구개발을 진행하고 있다. 본 연구에서는 이에 기체메탄과 액체산소를 추진제로 사용하는 가변추력 핀틀 분사기를 개발했고, 고압 수류시험과 고압 연소시험을 통해 분무 및 연소 특성을 분석했다. 개발된 가변추력 핀틀 분사기는 이중 슬리브 구조를 가졌으며, 반복적인 상압수류, 고압수류 및 연소시험에서 기밀성과 작동성 등에 문제없음을 확인할 수 있었다. 그러나 목표했던 추력 조절 범위는 연소시험에서 달성치 못하는 등 설계상의 문제점이 발견되어 보완이 필요하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권3호
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• pp.165-172
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• 2022

핀틀 인젝터는 추진제 분사면적 조절이 가능하기 때문에 추력제어에 가장 적합한 인젝터이다. 그에 따라 본 논문에서는 액체산소와 기체메탄을 사용하여 다중 홀 핀틀 인젝터와 연속형 핀틀 인젝터의 연소시험을 수행하였다. 특성속도효율로 두 핀틀의 연소성능을 확인하였고, O/F와 연소실 압력에 따라 두 파라미터가 유사한 조건에서 실험결과를 비교하였다. 개도(산화제 분사면적)가 100% 추력조건일 때 다중 홀 핀틀의 효율이 연속형 핀틀보다 다소 높은 결과를 나타내었다.