• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.15 no.5
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• pp.10-18
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• 2011

A new film cooling method to protect the pylon injector from aerodynamic heating for a scramjet combustor is proposed and verified with numerical methods. The conditions for the Mach 8 flight at an altitude of 35km are considered. Air is considered as a coolant. Three-dimensional Navier-Stokes equations with $k-{\omega}$ SST turbulence model are used. A downward injection of coolant from the top of the pylon gives higher cooling effects with less mass flow rate of coolant than the upward coolant injection from bottom of the pylon. Also, the downward injection shows little flow separation due to the favorable pressure gradient and does not disturb the flowfields near pylon injector, which results in reduction of pressure losses.

• Proceedings of the Korean Vacuum Society Conference
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• 2016.02a
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• pp.218-218
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• 2016

실린더 형태의 유전체 관에 나선형으로 도전체 안테나를 설치하는 타입의 유도 결합 플라즈마원은 간단한 구조로 화학 조성 분석용부터 나노 분말 제조, 반도체용 식각/증착, 표면 처리, 자동차 및 일반 산업 부품용 증착 보조원등으로 널리 사용되고 있다. 고밀도 라디칼/이온의 공급을 위해서 투입 전력을 증가시키는 경우 높은 전력 밀도로 인해서 유전체 관에 인가되는 열응력이 대기압 및 관 고정용 구조물에 의한 구조 응력에 더해져서 파손에 이르는 경우가 발생될 수 있다. 실제 실린더 길이 전체를 안테나 코일로 감는 경우에도 플라즈마 발생 밀도가 높은 지역은 중심 일부 영역에 국한 되는 공정 영역도 있어서 이에 대한 분석이 필요하다. CFD-ACE+를 이용하여 플라즈마의 생성, 냉각수의 열전도, 외부 공냉식 팬의 역할등에 대해서 수치 모델을 작성하여 검토하였다. 나선형 냉각코일의 경우 냉각수량을 일정값 이상으로 증가시키는 경우 유속이 지나치게 빨라져서 열원이 있는 내경쪽 표면에서 열전도가 유속에 비례해서 증가하지 못하는 단점이 발생할 수 있으며 냉각팬의 경우 일반적으로 장치 내부에 대해서만 모델링을 하는 데 실제로 전체 시스템의 주변에서 공기의 흐름을 넓게 해석해야 실제 냉각 효과를 파악할 수 있다. 심한 경우 냉각용 공기 흡입구와 토출구의 간격이 좁아서 열원에 의해서 가열된 공기의 상당량이 다시 냉각용 공기 흡입구로 재순환 되는 경우도 발생하기 쉽다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2000.04a
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• pp.36-36
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• 2000

액체로켓엔진에 사용되는 2000psi이상의 고압 연소실(Combustion Chamber)의 냉각은 내피(Inner Shell)에 기계 가공된 냉각통로(Cooling Channel)로 냉각제를 흘려보내는 재생냉각방식이 널리 사용되며 기계 가공된 냉각 통로는 외피(Outer Shell)에 의해서 지지 밀봉된다. 일반적으로 내피 재료는 순수한 구리보다 강도가 우수하고 열전도도는 유사한 구리합금을 사용하고, 외피는 강도가 우수한 스테인레스 강을 사용하여 브레이징 접합된 구조를 형성한다. 브레이징 공정은 조립품을 약 $450^{\cire}C$ 이상의 액상선을 갖는 삽입금속(Filler Metal)을 사용하여 적당한 온도($450^{\cire}C$ ~ 모재의 고상선)에서 가열하여 접합시키는 방법으로, 용융 금속의 젖음 현상(Wetting Phenomena), 접합 틈새(Joint Clearance)로의 용융 삽입금속의 유입(Capillary Phenomena)과 접합 계면의 반응을 통해서 접합이 이루어진다. 이는 일반적인 접합 공정과 비교하여 모재의 변형이 적고, 이종 금속 간의 접합이 용이하며, 복잡한 부품을 정밀하게 접합할 수 있는 장점이 있으나, 접합될 제품의 표면 상태 및 분위기(Atmosphere), 접합될 부품간의 조립 틈새, 가열 싸이클(Heating Cycle) 등에 대한 공정 확립 및 관리가 매우 중요하다. 재생냉각 구조를 갖는 연소실은 우선 접합면의 형상이 매우 복잡하여 균일한 접합 틈새를 유지하면서 접합시키기가 매우 어려우며, 고온, 고압의 환경에서 작동하므로 일부 접합면이 접합되지 않을 경우 내피의 변형 및 파괴가 발생하고, 브레이징 시 용융된 삽입금속이 냉각통로 내로 유입될 경우 연소 시 이부근에서 재료의 용융이 발생될 수 있다. 따라서, 이러한 현상을 방지하기 위해서는 진공 분위기 하에서 적절한 접합 틈새를 유지할 수 있는 공정 및 장비의 개발이 필요하다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• v.y2005m4
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• pp.134-138
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• 2005

The structural analysis and water pressure test of regenerative liquid rocket thrust chamber cooling channel specimens are performed at room temperature. material properties of copper alloy are obtained by uniaxial tension test at room temperature and used of elastic-plastic structural analysis. The plate type of cooling channel specimen are manufactured and performed water pressure test in order to confirm the analysis results. The differences between results of elastic-plastic analysis and that of water pressure test of cooling channel specimen are small and find that manufacturing process affect the structural stability of cooling channel very much because cooling channel thickness is small

• Current Industrial and Technological Trends in Aerospace
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• v.7 no.2
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• pp.48-58
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• 2009

Since 1960s, cryogenic cooling technologies has been adopted in the development of spacecraft with components that must be cooled to cryogenic temperatures of 2 to 150 K. In recent years this technology has been a substantial growth in the emerging number of programs that include such spacecraft to service scientific, military, and weather observation missions. The cooling of optics and detectors to reduce signal noise in infrared (IR) telescopes is the principal applications of cryogenic cooling technologies. The choice of cooling technologies depends on the desired temperature level, the amount of heat to be removed, and the required operating life. This paper will present the status of modern cryogenic cooling technologies especially for space application.

• Proceedings of the KIEE Conference
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• 2011.07a
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• pp.932-933
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• 2011

지속적인 경제발전 및 이상 기후변화 등으로 인한 전력수요의 지속적 증가로 2010년에 최대 66,511MW, 2011년에는 4월 현재까지 최대 68,154MW를 기록하고 있어 원활한 전력공급을 위한 전력설비의 지속적인 건설이 요구되고 있다. 그러나 건설지역 주민들의 민원 등으로 인해 건설은 갈수록 어려워지고 있는 실정이다. 한전에서는 변전소 건설의 경제성을 확보하고 변전소 건설 부지면적 및 건물면적을 최소화한 154kV Compact형 변전소를 개발하게 되었다. 이를 위해서는 변전소 면적의 상당부분을 차지하고 있는 변압기 설치면적 최소화가 필수적이다. 이를 위해 변압기 설치공간 최소화하고 냉각효율 및 민원 등을 고려한 냉매냉각방식(HCFC:Hydro Chloro Carbons, 수소화염화불화탄소)의 적용을 추진하였으나 HCFC는 오존파괴물질로 규정되어 생산과 수입이 규제될 예정으로 한전은 냉매냉각방식의 대안으로 기존 수냉식 냉각방식의 환경문제, 냉각탑 관리의 어려움 등과 물 비산에 따른 상하수도 이용요금 부담 등의 단점을 개선한 공냉형 수냉식 냉각방식을 개발하게 되었다. 본 논문에서는 154kV 변압기 공냉형 수냉식 냉각방식의 개발내용 및 운전현황에 대해 기술하고자 한다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.31 no.8
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• pp.69-76
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• 2003

For stable combustion and safety of a structure of the propulsion system, a cooling system to the liquid rocket engine should be incorporated. In this study, Eulerian-Lagrangian scheme for two phase combustion, nongray radiation and soot formation effect, and film-wall interaction have been introduced to study the effect of film cooling. After briefly introducing the governing equation, combustion characteristics with change of wall temperature has been investigated by varying such parameters as fuel mass fraction for film cooling, diameter of the fuel droplet, overall mixture fraction of oxygen to fuel. Also, radiative heat flux is compared with the conductive one at the combustor wall.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.33 no.6
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• pp.71-75
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• 2005

An experimental study was carried out to investigate the effect of film cooling in the lab-scale dump-cooled liquid rocket engine using LOX and kerosene as propellants. The nozzle of the rocket engine was film cooled with water as coolant. A special film cooling adapter was fabricated to introduce the film-coolant into the thrust chamber. The flow rates of film coolant was approximately 15~19 percent of the total propellant. The nozzle heat flux was determined from the measured temperature rise and flow rate of the coolant(water). Large reductions in the nozzle heat flux was resulted when film cooling adapter located directly upstream of the nozzle.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2006.05a
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• pp.161-164
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• 2006

A design program has been developed to predict film cooling performance in a liquid rocket engine combustion chamber. A thermal protecting effect of low mixture ratio gas has been analysed by CFD. A one-dimensional film cooling model based on the CFD results has been implemented in the previously developed design program of regenerative cooling. The predicted heat flux at the nozzle throat ranges from -16% to +28% when it is compared to the published measured data. The throat heat flux reduces by 36% when film cooling of 10% of fuel mass flow rate is applied.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.10 no.4
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• pp.85-92
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• 2006

A design program has been developed to predict film cooling performance of a liquid rocket engine. A thermal protecting effect of low mixture ratio gas layer has been analysed by CFD. A one-dimensional film cooling model based on the CFD results has been implemented to the previously developed design program of regenerative cooling. Satisfactory agreement has been achieved by comparing the predicted maximum heat flux at the throat of a subscale chamber and the average measured value, and the predicted nozzle average heat flux and the measured value for a full scale chamber with film cooling. It is ascertained that the film cooling is effective to reduce the throat heat flux in rocket engine chamber.