• 한국분무공학회지
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• 제16권3호
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• pp.126-133
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• 2011

In HCCI Engine, combustion is affected by change of compression speed corresponding to engine speed. The purpose of this study is to investigate the mechanism of influence of engine speed on HCCI combustion characteristics by using numerical analysis. At first, the influence of engine speed was shown. And then, in order to clarify the mechanism of influence of engine speed, results of kinetics computations were analyzed to investigate the elementary reaction path for heat release at transient temperatures by using contribution matrix. In results, as engine speed increased, in-cylinder gas temperature and pressure at ignition start increased. And ignition start timing was retarded and combustion duration was lengthened on crank angle basis. On time basis, ignition start timing was advanced and combustion duration was shortened. High engine speed showed higher robustness to change of initial temperature than low engine speed. Because of its high robustness, selecting high engine speed was efficient for keeping stable operation in real engine which include variation of initial temperature by various factors. The variation of engine speed did not change the reaction path. But, as engine speed increased, the temperature that each elementary reaction would be active became high and reaction speed quicken. Rising the in-cylinder gas temperature of combustion start was caused by these gaps of temperature.

• 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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• 제32권3호
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• pp.66-73
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• 2004

탄화수소 계열의 액체로켓엔진용 연료로서의 액화천연가스의 특성을 성분 및 함량 분석, 냉각제로서의 특성과 엔진 성능 인자로서 특성속도와 비추력 관점에서 평가하였다. 액화천연가스내의 메탄의 함량이 연료로서의 특성을 결정짓는 주요한 인자이었으며, 재생냉각형 액체로켓엔진의 연료로 사용되기 위해서는 최소 90% 이상의 메탄 함량이 요구되는 것으로 판단된다. 한편, 예비 냉각에 의한 액화천연가스의 일부 성분의 응결이 예상되어 정상적인 엔진 작동을 방해하는 요소가 될 수 있다. 약 90%의 메탄 체적 함량을 가지는 액화천연가스의 액체로켓엔진의 작동 조건은 화학 당량비적 혼합비로 표준화한 추진제 혼합비로 0.75가 최적이었다.

• 한국자동차공학회논문집
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• 제11권6호
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• pp.86-92
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• 2003

To analyze the characteristics of ozone formation, measurements of the concentrations of individual exhaust hydrocarbon species have been made under various engine operating parameters in a 2-liter 4-cylinder engine for natural gas and LPG. Tests were performed at constant engine speed, 1800 rpm for two compression ratios of 8.6 and 10.6, with various operating parameters, such as excess air ratio of 1.0~1.6, bmep of 250~800 na and spark timing of BTDC 10~$55^{\circ}$. It was found that the natural gas gave the less ozone formation than LPG in various operating conditions. This was accomplished by reducing the emissions of propylene($C_3H_6$), which has relatively high maximum incremental reactivity factor, and propane($C_3H_8$) that originally has large portion of LPG. In addition, the natural gas show lower values in the specific reactivity and brake specific reactivity. Higher compression ratio of the test engine showed higher non methane HC emissions. However, specific reactivity value decreased since fuel species of HC emissions increase. brake specific reactivity showed almost same values under high bmep, over 500kPa for both fuels. This means that the increase of non methane HC emissions and the decrease of specific reactivity with higher bmep affect each other simultaneously. With advanced spark timing, brake specific reactivity values of LPG were increased while those of natural gas showed almost constant values.

• 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.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2009년도 추계학술대회 논문집
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• pp.306-309
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• 2009

Concern for new and renewable energy is growing globally. Biogas is one of the alternative fuels and consists of methane and carbon dioxide. It is difficult to achieve efficient engine operation due to a lower heating value of biogas compared to that of natural gas. In order to improve generating efficiency, finding an optimum point of ignition timing and excess air ratio is important. From this fact, generating efficiency and pollutant emissions of 2300cc gas engine generator operated by biogas as functions of ignition timings and excess air ratios were investigated in this study. As a test result, the generating efficiency of the gas engine generator using biogas was 27.34 % in the condition of the BTDC of $16^{\circ}$ and the excess air ratio of 1.4.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2004년도 제23회 추계학술대회 논문집
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• pp.62-67
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• 2004

이 논문에서는 메탄을 연료로 하는 에어터보램제트(ATR) 엔진의 아음속 영역에서의 탈설계점 성능 해석을 수행하였다 이를 위하여 ATR 엔진을 수치적으로 모델링하여 성능을 모사하였다. 각 구성품에 대해 탈설계점 성능을 계산할 수 있도록 모델을 작성하였다. 압축기 작동점은 노즐과의 유량매칭(matching)에 의하여, 터빈 작동점은 일 매칭에 의하여 결정하였다. 성능 해석 결과, ATR 엔진은 기존의 개스 터빈 엔진과 비교해 상당히 다른 탈설계점 특성을 가지고 있음을 보였다.

• 항공우주시스템공학회지
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• 제18권1호
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• pp.53-63
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• 2024

액체 로켓 엔진의 작동 신뢰성 확보를 위하여 높은 효율과 점화 성능을 가진 점화기가 필수적이다. 본 연구에서는 450 N급 메탄-산소 액체 로켓 엔진에 사용할 수 있는 스파크 토치 방식의 점화기를 개발하였으며, 이를 위해 수치해석, 제작 및 검증을 수행하였다. 구체적으로, 점화 성능 확보를 위해 점화기 출구에서의 엔탈피를 최대화하도록 질량 유량, 노즐 면적비, 연료-산화제 혼합비 및 세장비를 설계변수로 설정하고 파라메트릭 해석을 수행하였으며, 3차원 반응 유동 수치해석을 통해 출구 열량을 산출하였다. 나아가, 도출된 설계를 바탕으로 점화기를 제작하여 연소 실험을 수행하였으며, 안전을 고려하여 설정한 최대 압력 이내에서 수치해석 결과에 부합하는 점화 성능 확보가 가능한 것으로 확인되었다. 본 연구를 통해 설계 및 제작한 점화기는 차후 소형 우주발사체 상단 엔진 등 실제 추진 시스템 구성에 기여할 수 있을 것으로 판단된다.

• 한국항공우주학회지
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• 제44권8호
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• pp.675-685
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• 2016

액체로켓엔진의 향후 연구 분야를 제안하였다. 가스발생기 사이클 엔진은 고압화를 통한 다운사이징, 가격경쟁력 확보가 중요 이슈가 될 것이다. 다단연소 사이클 엔진 분야에서는 초고압 터보펌프 개발과 내산화성 소재 개발이 필요할 것으로 기대된다. 로켓엔진 시스템 해석기술 분야에서는 해석 시간절감을 위한 통합화 경향이 예상된다. 이외에도 비용절감을 위한 재사용이 가능한 부스터급 메탄엔진, 3D 프린터를 활용한 제작, 내열/내산화성 소재 개발 등이 주요 연구 주제가 될 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회지
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• 제19권5호
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• pp.91-97
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• 2015

75톤급 액체로켓엔진용 가스발생기 후연소 시스템 설비를 제작하였으며, 연소기 연소시험설비 시험장에서의 설비인증 시험을 통해 그 성능을 확인하였다. 후연소 설비인증 시험은 메탄과 산소의 공급성능, 가스발생기와 후연소 설비에 설치된 가스토치의 안정적인 연소 능력을 검증하는데 있다. 단독성능 시험에서 공급시스템은 감압 없이 일정한 압력으로 메탄과 산소를 공급했으며, 가스 토치 압력은 설계조건을 만족하였다. 가스발생기 점화용 가스토치와의 연계시험에서 가스발생기 점화 성능과 연료과농 배기가스의 후연소 성능에 관한 인증 시험을 성공적으로 수행하였다.