• Composites Research
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• 제35권4호
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• pp.261-268
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• 2022

ZrB₂, ZrC, HfB₂, HfC 및 SiC 등의 초고온 세라믹스(UHTC, ultra-high temperature ceramics)들은 최근 주목 받고 있는 극초음속 체계 및 차세대 우주왕복선 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 본 논문에서는 한국, 중국, 미국, 일본 및 EU 등지에서 최근 5년간 발표된 주요 연구 결과들을 위주로 간략히 소개하였다. 또한 초고온 세라믹스의 단점인 취성 문제를 극복하기 위한 세라믹 섬유강화 복합재료 제조를 목적으로 Horizon 2020 프로그램의 일환으로 범 유럽차원에서 공동연구로 수행된 C³HARME 프로젝트의 내용 및 결과를 간략히 보고하였다.

• Composites Research
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• 제30권2호
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• pp.94-101
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• 2017

$ZrB_2$, ZrC, $HfB_2$, HfC 및 TaC 등의 초고온 세라믹스들은 극초음속 체계의 노즈콘, 로켓 노즐 및 리딩 엣지 등에 적용하기 위하여 최근 활발한 연구가 진행되고 있다. 그러나 그 실제 적용은 다양한 원인 때문에 제약받고 있는데 취성 특성에 의한 낮은 열충격 저항 특성이 그 원인 중 하나이다. 그러한 문제는 세라믹 섬유강화 복합재료를 제조함으로써 개선될 수 있다. 본 리뷰에서는 초고온 세라믹스의 개념과 초고온 세라믹스 섬유강화 복합재료(UHTC-CMC)의 제조 공정 및 평가에 대하여 간단히 정리하였다. 또한 UHTC-CMC의 제조를 위한 세계적인 연구를 요약하였으며 한국에서 수행중인 초고온 세라믹스 연구에 대해 간단히 소개하였다.

• 항공우주산업기술동향
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• 제7권2호
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• pp.76-84
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• 2009

본 논문에서는 우주비행체에 사용하는 세라믹 복합재료의 기술개발에 대한 외국의 현황을 검토하였다. 우주선진국에서는 세라믹 복합재료의 경량 및 우수한 고온 특성을 이용하기 위해 최첨단 엔진구조물에 적용하여 우주비행체의 성능을 향상시키기 위하여 많이 사용해왔다. 특히 내열성, 내산화성 그리고 고온에서의 높은 강도가 요구되는 우주비행체에 적합하여, 로켓엔진챔버, 노즐, 태양판, 레이더안테나, 우주반사경 구조물, 초음속비행체 선단부, 재진입비행체의 노즈팁, 그리고 우주비행체의 방열판등에 사용하고 있다. 이러한 부품을 제작하기 위한 공정기술과 현재의 응용사례를 제시되어 향후 국내의 우주개발사업에 적용될 수 있도록 하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제31권2호
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• pp.1-9
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• 2003

본 연구에서는 비정렬 격자를 이용한 병렬화된 3차원 직접모사법을 개발하였다. 모사 입자의 추적에는 선형 형상 함수를 3차원으로 확장하여 적용하였다. 프로그램에서는 효율적인 병렬계산을 위하여 모사 입자의 수에 기초한 영역 재분할 방식을 이용하여 프로세서간의 작업 균형을 유지하였다. 밀도 차가 큰 두 개 이상의 유동이 동시에 존재할 경우를 효과적으로 모사하기 위해서 입자에 가중치를 적용하는 기법을 도입하였다. 프로그램의 검증을 위해서 3차원 삼각 날개 유동을 해석하여 실험치나 다른 계산 결과와 비교하였다. 또한 고도 100km의 희박한 환경헤서 우주발사체 탑재부 주의 유동을 해석하여 노즐 전방으로 고온의 풀룸이 역류하여 비행체 표면에 영향을 미칠 수 있는 가능성을 타진하였다.

• 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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• 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.

• 대한기계학회논문집B
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• 제40권2호
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• pp.93-102
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• 2016

본 연구에서는 고고도의 저압 환경을 모사하기 위한 CBD(Center Body Diffuser)의 시동특성에 대한 실험적 연구를 수행하였다. Center Body Diffuser의 형상을 다양하게 구성할 수 있도록 실험 장치를 설계/제작하여, 상온 유동 실험을 통해 CBD 형상에 따른 저압환경 구현 성능과 시동 특성을 관찰하였다. 실험 결과 센터바디의 수축각이 약 15도 일 때 시동압력이 가장 낮은 것을 확인하였다. 또한 디퓨저 입구부 길이($L_d/D_d$)가 감소할수록, 확산부 길이($L_s$)가 증가할수록 시동특성이 크게 향상되었다. 또한 디퓨저 입구부 길이($L_d/D_d$) 변화만을 통해 진공 챔버 압력을 조절할 수 있는 CBD만의 설비적 장점을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제14권5호
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• pp.45-50
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• 2010

연료링의 위치 및 열차폐 코팅의 종류에 따른 연소기의 재생냉각 특성을 검토하였다. 연료링을 노즐의 중간 부분에 위치시키고 냉각채널을 분기시켜서 설계하는 방법이 열적으로 타당함을 확인하였다. 또한 복합재를 이용한 노즐확장부가 적용 가능한 기술적 상황이라면, 팽창비가 높고 열유속이 낮은 노즐 후류 부분은 이를 이용하는 것이 매우 적절하다고 판단된다. 적용 가능한 열차폐 코팅 중에서 30톤급 연소기 및 가스발생기 개발과정에서 사용했던 $Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$과 내산화성이 우수한 Ni/Cr을 고려하였다. 내산화성이 우수한 Ni/Cr에 비해 세라믹 코팅($Y_2O_3$ stabilized $ZrO_2$)이 열차폐 효과가 우수한 것으로 파악되었다.

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1435-1440
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• 2014

로켓 노즐 목에 이용되는 ATJ 그라파이트에 대해 시편크기 및 온도에 따른 압축강도를 평가하였다. 압축시험은 ASTM C 965 규정에 준하여 상온 및 고온에서 수행되었다. 상온에서는 직경 대 높이 비가 1:2 인 ASTM 규정에 부합하는 표준시편 및 직경 대 높이비가 1:1 및 1:0.5 인 Type I, Type II 등 2종류의 확대시편이 일축 압축시험에 이용되었다. 또한 고온에서는 산화제를 도포한 코팅시편 및 일반시편을 이용하였다. 시험결과 상온에서 모든 확대시편들이 표준시편보다 약간의 압축강도 증가를 보였다. 고온환경에서의 압축시험결과 코팅시편은 $900^{\circ}C$ 까지 압축강도가 유지되거나 약간의 증가를 보였으나, 일반시편은 산화로 인해 압축강도가 급격하게 감소했다.

• Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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• 제22권2호
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• pp.139-145
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• 1998

Filament winding method is widely used for composite fabrications using low viscosity liquid for-mation and processing asymmetrical structures of pressure vessel pipe rocket motor case etc. The filament winding method is affected by several parameters such as pot life of process time viscosi-ty of resin filament winding temperature and schedules curing condition and post curing condi-tion of resin. To develope high functional composite materials the rotation(5, 15, 20, 30rpm) of the winding machine was controlled by D.C motor. And the wiper to give proper tension was equipped between strand and resin bath. The resin is hooked by the design wiper. The adequate cure schedule was found by DSC. NOL ring test is carried out to investigate the basic physical properties such as design technology. The void contents in filament winding is generally higher than that of the prepreg laminated plate. These high contents of void can make a crack in resin in spite of low deformation. These problem was solved by giving tension in processing. To improve the characteristics of fiber volume fraction void contents resin/fiber bonding the winding speedc is changed under constant tension. It was found that resin impregnation was not different from in fiber contents void contents at the range of 0.5~1kg tension but it was found that resin was not impregnated at the above of 1.5kg tension. In burst test a pure PE liner was failed at a nozzle part under the $14kg/\textrm{cm}^2$ pressure but a pressure vessel of CNG was failed at a cylinder part under the $200kg/\textrm{cm}^2$ pressure.