• 한국항공우주학회지
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• 제44권8호
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• pp.668-674
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• 2016

본 논문에서는 우주개발 중장기 계획에 따라 2020년 이후 한국형발사체의 후속으로 계획된 정지궤도위성 발사체와 대형 위성 발사체의 개발 방향에 대한 논의와 이를 구현하기 위해 요구되는 발사체 기술들에 대해 전망한다. 차세대 발사체는 고성능화뿐 아니라 저비용 및 고신뢰도를 목표로 세계 위성 발사 서비스 시장에서 경쟁할 수 있는 발사체로 개발되어야 하며, 이를 위해 75톤 급 케로신/액체산소 로켓 엔진 등 한국형발사체를 통해 확보된 발사체 기술 기반 및 개발 성과를 활용하고 발전시키는 방향으로 개발되는 것이 바람직하다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권2호
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• pp.143-148
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• 2007

액체 추진 로켓을 구동하는 충동형 터빈은 크기가 작고 가벼워야 하며 큰 출력을 발생시켜야 한다. 충동형 터빈은 초음속 조건에서 작동되기 때문에 유동 특성이 매우 복잡하여 성능 예측은 주로 수치해석에 의존해 왔다. 그러나 신뢰성을 확보하기 위하여는 해석결과를 실험으로 검증하는 과정이 필요하다. 본 연구에서는 설계에 사용되는 주요 변수들의 영향을 확인하기 위하여 회전하는 3차원 축류 터빈을 2차원 형상으로 모사하여 실험하였다. 먼저 노즐 출구에서의 마하수를 측정하였으며, 이론적인 노즐 추력식을 유도하여 터빈 블레이드에 작용하는 깃하중을 계산하였고 측정된 결과와 비교하였다. 또한 추력 계수를 구하고 이를 통해 터빈 출력을 예측하여 설계 요구 조건의 타당성을 확인하였다

• 한국추진공학회지
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• 제10권4호
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• pp.40-46
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• 2006

저궤도 위성 발사체에 적용 가능한 추력 30 tonf급의 연소기가 설계/제작되어 전반적인 연소 시험이 이루어졌다 터보 펌프식 개방형 사이클에 적용 가능한 재생냉각형으로 제작된 본 연소기는 초기 연소성능 및 기능 검증을 위해 내열재 방식의 연소실을 이용하여 연소 시험을 수행하였다. 설계 조건을 중심으로 넓은 작동 구간에서 본 연소기는 안정된 연소 특성을 보였다. 연소기의 물리적 손상 또한 발생하지 않았으며, 만족할 만한 기능적 특성을 나타내었다. 연소기의 성능은 연소 효율이 95%, 그리고 지상 비추력이 254초로 초기 설계 대비 초과 내지는 동등 수준의 결과를 보였다.

• 한국추진공학회지
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• 제8권2호
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• pp.46-53
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• 2004

로켓 노즐부의 토출관에 대한 신뢰성을 위하여 접합계면의 결함유무를 평가하기 위한 초음파 시험법을 개발하였다. 본 연구의 주된 목적은 철피와 FRP 사이의 에폭시 접합계면에서 미접착 부위와 미충전 부위를 찾아내는 것이다. 미접착부나 미충전부를 찾아내기 위해서 고주파수 초음파 펄스-에코를 이용하여 철피와 에폭시 접착제 사이의 경계면에서 반사되는 초음파 신호를 측정하였다. 결함이 있는 부위의 gap의 크기를 평가하기 위해서 저주파 초음파를 이용하여 공진이 일어나도록 철피를 가진하였다. 이러한 기법을 이용하여 양산품을 검사하기 위한 자동화 장치를 개발하였다. 검사기법을 검증하기 위해서 초음파 시험을 수행한 토출관을 절단하여 현미경으로 gap을 측정하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권4호
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• pp.52-58
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• 2007

하이브리드 로켓의 연소 가시화에 의하면 연소 후 연료 표면이 고르게 연소되지 못한 것을 확인할 수 있었다. 검은색의 불규칙한 연료 표면은 국부적으로 산화제가 부족해서 생긴 현상이다. 실험조건은 산화제 공급이 충분히 이루어진 상태였으므로 불완전 연소가 산화제 유동 조건과 관련이 있는가를 검증하기 위하여 여러 가지의 산화제 유동 환경을 설정하여 실험하였다. 실험결과에 의하면, 산화제 유동이 불안정한 연료표면에 영향을 줄 수 있지만 근본적인 발생 원인이 아닌 것을 알 수 있었다. 또한 다른 추진제를 사용하는 하이브리드 로켓 실험에서도 비슷한 현상이 발견되고 있는 점을 볼 때 이러한 불안정한 연소는 하이브리드 로켓의 연소에서 발생하는 공통적인 현상임을 확인하였다. 이는 연료가 기화하는 분출 유동과 산화제 유동이 혼합할 때 경계층이 교란되어 나타난 결과로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.869-872
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• 2011

다단연소 사이클 로켓엔진용 산화제과잉 예연소기 연소성능 평가를 위해 점화시험을 수행하였다. 산화제과잉 예연소기는 혼합비 60, 20 MPa의 연소압에서 작동하도록 설계되었다. 케로신과 액체산소의 일부는 혼합헤드를 통해 연소실로 공급되어 산화제과잉 환경에서 연소되며 나머지 액체산소는 연소실 중앙에 위치한 분사구를 통해 연소실에 주입되어 기화된다. 접촉발화성 연료로 별도의 점화용 분사기 없이 전체 분사기를 통해 점화용 추진제를 공급하여 점화하는 방식을 사용하였다. 안정적 점화를 위해 각각의 추진제를 2단으로 공급하여 점화할 수 있도록 하였다. 시험결과 설계유량의 45% 이하의 저유량 점화구간에서 저주파 진동이 발생하였다. 저주파 진동을 피하기 위해 저유량 구간을 최소화하는 방식으로 설계 연소압까지 안정적 점화를 유도할 수 있었다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권4호
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• pp.395-402
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• 2010

배플 분사기는 연소실 안으로 돌출되어 횡 방향 모드로 발생하는 고주파 연소불안정을 억제하는 배플을 형성한다. 고온의 연소가스에 노출되기 때문에 배플 분사기는 케로신 유로를 통해 자체 냉각이 가능하도록 설계한다. 20개의 나선형 냉각 채널을 갖는 배플 분사기가 개발되어 30톤급 연소기에 성공적으로 적용되어 왔으며, 별도의 외부 냉각을 필요로 하는 내열재 배플이 갖던 성능 감소 문제를 해결하였다. 본 연구는 케로신 냉각유로의 설계를 개선함으로서, 냉각 성능을 만족하는 범위 내에서 제작성을 향상시켜 연소기 대형화로 인해 증가하는 배플 분사기의 제작 비용을 절감하는 데 목적을 두었다. 이를 위해 배플 분사기에 대한 복합열전달 해석을 수행하였으며, 설계 수정된 배플 분사기는 75톤급 실물형 연소기에 적용하기 전에 축소형 연소기의 연소시험을 통해 열 내구성을 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제27회 추계학술대회논문집
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• pp.116-121
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• 2006

액체로켓 추진시스템에서 가압시스템은 발사체 추진제 탱크의 얼리지 공간에 제어된 가스를 공급하는 것이다 가압시스템에서 고온 가스 열교환기를 적용하는 데는 가압제의 비용적을 증가시켜 전체 발사체 시스템의 중량을 감소시키는 장점이 있다. 그러므로 가압시스템 성능에 있어서 주목할 만한 개선점은 특히 극저온 시스템에서 얻어질 수 있다. 본 연구에서는 외부 유체와 가압제로 공기와 $CN_2$를 각각 적용하였다. 가압제 토출 특성에 관한 수치 해석은 PTF에서 수행된 실험 결과와 비교되었다. 해석과 실험 결과의 오차는 약 ${\pm}15%$ 이내로 나타났다. 이러한 해석적 접근을 사용하면 액체산소에 잠겨진 극저온 가압제의 온도강하율을 예측할 수 있을 것으로 사료된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2003년도 제21회 추계학술대회 논문집
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• pp.230-237
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• 2003

로켓의 신뢰성을 위해서 토출관의 접합계면을 평가하기위한 초음파 시험법을 개발하였다. 본 연구의 주된 목적은 철피와 FRP 사이의 에폭시 접합계면에서 미접착 부위와 미충전 부위를 찾아내는 것이다. 미접착부나 미충전부를 찾아내기 위해서 고주파수 초음파 펄스-에코를 이용하여 철피와 에폭시 접착제 사이의 경계면에서 반사되는 초음파 신호를 측정하였다. 결함이 있는 부위의 gap의 크기를 평가하기 위해서 저주파 초음파를 이용하여 공진이 일어나도록 철피를 가진하였다. 이러한 기법을 이용하여 양산품을 검사하기 위한 자동화 장치를 개발하였다. 검사기법을 검증하기 위해서 초음파 시험을 수행한 토출관을 절단하여 현미경으로 gap을 측정하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.627-630
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• 2009

이젝터 시스템은 주유동 제트에 발생되는 전단 응력과 압력차에 의해 흡입 챔버 압력에 영향을 미치거나 이차 흡입 유동을 유도한다. 이젝터는 터빈 기반 복합사이클 추진기관 및 로켓엔진의 고고도 모사 설비, 압력회복장치, 담수화 시스템, 이젝터 램젯시스템과 같이 많은 분야에 적용되어 널리 사용된다. 본 연구에서는 아음속 및 음속 조건에서 작동하는 이젝터의 형상 및 운전 조건을 결정하는 설계 절차를 수립하고자 하였다. 또한, 이론적 방법과 시험적 연구를 통해 축소 확대 디퓨저가 장착된 이젝터의 작동 특성을 파악하였다. 결국, 수치해석을 통해 요구 성능을 만족하는 이젝터의 최적 형상을 결정하였으며 다양한 노즐 목 및 챔버 직경을 변화시킨 이젝터에 대한 성능 시험을 통해 계산 결과를 검증하였다.