• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.62-65
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• 2011

액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관 기술 개발을 위해 시제품을 제작하였다. 기술 개발 시제품은 체결용 플랜지, 직관, 곡관, 벨로우즈, 분기구로 구성하였다. 액체로켓엔진용 극저온 산화제 고압 배관은 터보펌프에서 토출된 고압의 극저온 산화제를 연소기로 공급하는 경로이므로 극저온, 고압의 작동환경에서 구조적 안정성을 가져야 한다. 따라서 본 제작공정 개발에서는 극저온을 고려한 구조해석을 수행하여 적합한 소재를 선정하였으며, 공정개발과 특수공정을 적용하여 시제품을 제작한 후 구조강도 시험을 수행하였다. 본 개발을 통해 액체로켓엔진에 적용되는 극저온 산화재 고압배관을 위한 기술적 기반과 소재 응용기술, 향후 고성능 대형 액체로켓엔진에 적용하기 위한 공정개발을 완료하였다.

• 대한전기학회:학술대회논문집
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• 대한전기학회 2002년도 하계학술대회 논문집 B
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• pp.747-749
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• 2002

초전도 마그네트 시스템의 냉각방법 중, 액체 헬륨등의 극저온 유체를 이용한 액체냉각방식이 극저온 냉동기를 이용한 직접 전도냉각 방식에 비해 신뢰도가 높은 열적 안정성으로 인하여 현재도 많은 초전도 마그네트 시스템이 액체냉각방식을 이용하고 있다. 그러나, 고가의 극저온 액체의 재충전으로 인하여 경제성이 낮고 취급이 불편한 단점이 있다 이러한 액체냉각방식의 단점을 보완하고자 극저온 유체를 시스템 안에서 직접 응축하여 재충전을 하지 않는 재응축형 시스템을 개발하여 실험하였다. 실험에 사용한 초전도 마그네트 시스템은 상온보아 1270 mm. 최대자장 0.3 T로 설계되었고, 금속 전류도입선과 HTS 전류도입선을 복합적으로 사용하였으며, 복사차폐막 냉각용 극저온 냉동기와 헬륨 재응축용 극저온 냉동기를 사용하였다. 초전도 마그네트는 200 A에서 1600 gauss의 자장으로 운전하였고 극저온 용기에서는 0.05 bar의 압력으로 액체 헬륨이 증발하지 않고 유지되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.1057-1059
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• 2017

액체로켓엔진 개발에서 엔진 짐벌링 시 산화제라인의 벨로우즈 극저온 단열 방법을 연구하였다. 극저온 산화제의 열단열과 엔진구성품의 고온으로부터의 열차폐는 엔진 추진성능과 효율에 중요하다. 엔진 짐벌링중 고압배관과 재순환라인(예냉라인)이 단열부위로 기존의 극저온 단열과는 차별화된 디자인과 소재가 필요하다. 엔진 짐벌링중에 벨로우즈의 극저온 단열재가 열단열과 열복사를 고려하여 새로운 디자인으로 마찰력과 작동반경을 고려하여 PTFE소재의 단열재가 적용된다. 향후 엔진 시험을 통하여(짐벌링과 TVC) 새로운 벨로우즈 단열재가 향상되고 디자인 변경이 요구된다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.66-73
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• 2005

액체로켓 추진시스템에서 가압시스템은 발사체 추진제 탱크의 얼리지 공간에 제어된 가스를 공급하는 것이다. 가압시스템에서 고온 가스 열교환기를 적용하는 데는 가압제의 비체적을 증가시켜 전체 발사체 시스템의 중량을 감소시키는 장점이 있다. 가압시스템 성능에 있어서 주목할 만한 개선점은 극저온 시스템에서 얻어질 수 있다. 이러한 경우 가스 공급은 극저온 탱크 내부에 저장되어 진다. 본 연구에서는 극저온 추진제를 모의(模擬)하기 위하여 액체 질소를 사용하였다. 극저온 가압제의 온도 특성은 가압시스템에서 구성 단품을 개발하는데 있어서 매우 중요하다. 본 연구에서는 SINDA/FLUINT를 이용한 이론적 해석과 PTF에서 수행된 실험 결과에 대하여 비교 분석이 수행되었다.

• 한국우주과학회:학술대회논문집(한국우주과학회보)
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• 한국우주과학회 2003년도 한국우주과학회보 제12권2호
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• pp.67-67
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• 2003

적외선 고감도천문관측 등 우주탑재체에서의 천문관측에서는 망원경 또는 관측용 센서를 4K 또는 그 이하로 냉각하여 고감도 관측을 하고 있다. 이와 관련하여 액체헬륨-4, 초유동헬륨, 액체헬륨-3, magnetic cooling 또는 dilution refrigeration 등의 방법으로 4K∼0.05K 영역까지의 극저온을 얻을 수 있다 우주탑재체에서의 극저온을 발생하는 방법과 본 연구실에서 개발 중인 ∼1K 까지의 극저온 발생장치의 설계 등에 관하여 논의한다.

• 항공우주기술
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• 제3권1호
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• pp.205-212
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• 2004

본 연구에서는 액체로켓의 극저온 추진제 공급부에서 요구되는 추진제의 공급 온도를 맞추기 위한 헬륨 가스 분사 냉각에 대한 수류 실험을 수행하여, 헬륨가스 분사에 의한 온도 저감에 대한 실험적 연구를 통한 온도 저감 특성을 고찰하였다. 수류 실험에 사용된 극저온 액체는 액체 질소를 사용하였으며, 냉각을 위한 가스로는 헬륨가스를 사용하였다. 헬륨 분사에 의한 액체 질소 과냉각 현상을 확인할 수 있었으며, v/vL≒0.8min-¹ 조건에서 대략 4분 이내에 최대로 과냉각(subcooling)됨을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제9권3호
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• pp.133-144
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• 2005

기존 발사체 시스템의 성능을 향상시키는 방법의 하나로 액체산소와 액체수소와 같은 극저온 추진제를 고밀도화하는 기술이 최근 활발히 개발되고 있다. 극저온 추진제 고밀도화를 통하여 발사체에서 추진제의 질량분율을 높임으로 보다 큰 유상하중을 괘도에 진입시킬 수 있다. 본 논문에서는 극저온 추진제 고밀도화의 원리 및 최근 기술동향을 소개한다. 주로 액체산소의 고밀도화에 초점을 맞추어 여러 고밀도화 방법들에 대해서 소개하였다. 고밀도화된 극저온 추진제를 탑재한 발사체의 엔진 및 발사체 전체 성능해석 결과를 통하여, 발사체 시스템의 성능 향상을 정량적으로 소개하였다 또한 향후 극저온 추진제 고밀도화 기술의 국내 위성발사체 적용을 위한 방안을 간략히 제시하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권4호
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• pp.391-397
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• 2010

액체질소를 작동유체로 한 극저온 시험설비를 이용하여 산화제펌프의 성능시험을 수행하였다. 설계회전수의 30~55%영역에서 시험을 수행하였으며, 그 결과를 작동유체로 물을 이용한 상온수류시험의 결과와 비교/분석하였다. 수력성능에 있어서는 회전수에 대한 상사성을 만족시킴으로써, 설계회전수인 20000rpm에서의 성능예측을 가능하게 했다. 펌프의 극저온 흡입성능에서는 설계유량에서 극저온 임계 캐비테이션 수가 0.012으로 나타났으며, 상온수류시험의 경우는 0.024를 보이면서, 모든 시험회전수와 시험유량영역에서 수류시험의 경우보다 향상된 결과를 보였다. 이러한 향상된 극저온 환경에서의 흡입성능은 극저온 유체에서 펌프의 열역학적인 효과로부터 기인하는 것으로 판단된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.447-450
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• 2012

30톤급 터보펌프-가스발생기 연계시험에서 예냉 절차에 대해 분석을 수행하였다. 예냉은 극저온 추진제를 사용하는 액체로켓엔진에서는 시험 전 반드시 수행하여야 하는 절차이다. 예냉을 통해 시험기, 특히 극저온 펌프의 온도를 극저온으로 낮춰 펌프의 공동화 현상, 베어링 부의 파손, 기포에 의한 연소 불안정성의 가능성을 사전에 제거한다. 30톤급 터보펌프-가스발생기 연계시험을 통해 수집한 자료를 분석함으로서 한국형발사체 엔진 개발 시험 시 유용한 자료로 사용하고자 연구를 수행하였으며, 각 주요 부위의 온도, 예냉 수행 시간 등을 파악하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제25회 추계학술대회논문집
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• pp.191-195
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• 2005

액체로켓 추진기관의 극저온 추진제는 추진제 탑재 및 지상운용, 발사과정에서의 밀도변화와 탑재시 설정된 공연비와 실제 연소 시 적용된 공연비의 차이를 고려하여 탑재되어야 한다. 연소 및 종단시 탱크에 남아있는 잔류 추진제의 양을 정확히 파악하고 최소화 하는 것은 발사체 전체 성능 및 신뢰성을 향상시키기 위해 매우 중요한 사항이다. 본 논문에서는 극저온 추진제인 액체산소의 탑재량 설정과 잔류추진제를 예측하는 절차와 기법을 제시한다. 충전, 대기, 선 가압, 비행의 전 단계에 걸쳐 액체 산소의 온도 변화에 따른 밀도변화를 예측하여 필요한 탑재량을 예측하였으며, 연소 시 설정 공연비와 실제 공연비에 차이에 대한 계측 방법 및 제어기법을 제시한다. 또한 제시된 절차 및 방법을 1단급 액체추진기관의 경우에 대하여 적용하여 추진제의 탑재량 및 잔류량을 계산하고 적절한 제어방안을 제시한다.