이원 촉매를 이용한 과산화수소 가스발생기 성능평가 및 응용 가능성

Performance evaluation and Applicable Possibility of $H_2O_2$ Gas Generator using Dual Catalyst System

로켓 추진제 등급에 속하는 고농도 과산화수소는 상온에서 저장 가능한 단일추진제로써 최근 환경 문제가 대두되면서 재조명을 받고 있다. 본 연구에서는 과산화수소를 추진제로 사용하고 저/고온부 촉매, 즉 이원 촉매 시스템을 이용하는 가스발생기에 대한 연구를 수행하였다. 저온에서 반응 특성이 우수하고 냉시동이 가능한 $K_2MnO_4$와 고온용 촉매인 $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3(LSC)$ 촉매를 결합한 결과 기존의 낮은 성능을 가지는 단일 촉매 가스발생기에 비해 매우 높은 효율을 보였다. 이는 로켓 상단의 자세제어, 소형 위성용 추력기, 터보 펌프 구동을 위한 가스발생기 등으로 확장될 수 있다.

The rocket grade hydrogen peroxide has been widely used as a monopropellant in propulsion systems. In the present paper, we described an experimental study of a catalytic reactor that employs two stage catalyst beds to enhance the low temperature performance of the reactor. $K_2MnO_4$ was chosen as the catalyst for the initial stage of the reactor bed for its superior behavior in the low temperature regime. LSC was used for the catalyst of the second stage of the reactor. The gas generator with combined catalyst beds was built and tested to exhibit high decomposition efficiency over 90% and successful cold-start characteristics.