• 한국추진공학회지
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• 제14권3호
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• pp.69-78
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• 2010

한국항공우주연구원은 2000년부터 극초음속 공기흡입식 추진기관 시험설비의 설계와 개발에 착수하여 2009년 7월 시험설비의 구축을 완료하였다. 스크램제트 엔진 시험설비(SeTF)로 명명된 본 시험설비는 자유제트 형식 시험부를 갖춘 불어내기식, 고 엔탈피 풍동으로 고압공기 공급원, 고온 공기 공급시스템, 엔진 시험부, 연료 공급시스템, 설비 제어 및 데이터 처리 시스템 그리고 배기 시스템으로 구성되어 있다. 본 논문에는 SeTF의 설계, 사양을 소개하였으며 현재 수행 중인 SeTF의 특성 파악 시험에 대한 소개 및 일부 시험 결과를 정리하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제47권9호
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• pp.629-641
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• 2019

고온, 고압의 연소가스에 의해 유입되는 많은 열을 효과적으로 차단하여 고체 로켓 노즐의 공력형상을 최대한 유지하면서 구조물의 온도 상승을 일정수준 이하로 제한하기 위해 연소가스와 접하는 위치에 내삭마성이 우수한 C/C 복합재 등의 내열재를, 그 배면에는 열확산계수가 낮은 단열재를 적용한다. 내산화성이 우수한 SiC/SiC 복합재는 가스터빈 엔진에 적용되고 있으며, 경량화와 내열성 향상으로 인해 엔진 성능 증가에 기여하고 있다. 극초음속으로 비행하는 스크램제트는 흡입 공기 온도가 매우 높아서 흡열 연료를 냉각제로 사용하는 C/SiC 구조물 개발 연구가 수행되고 있다. 본 논문에서는 고체 로켓 노즐, 가스터빈 엔진 및 램제트/스크램제트 추진기관에 사용되는 다양한 내열 복합재의 특성, 적용사례 및 개발 동향을 고찰하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권1호
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• pp.21-30
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• 2022

스크램제트 엔진은 운용 중에 비시동이 발생하면 재시동이 거의 불가능하다. 그러므로 이에 대한 예측이 매우 중요하다. 본 연구에서는 격리부 출구에서의 배압을 조절함에 따라 나타나는 비시동 과정을 수치적으로 모사하였다. 비시동 데이터 검출은 벽면에서의 압력 데이터에 서포트 벡터 머신(SVM) 기법을 적용하여 흡입구의 시동과 비시동 데이터로 분류하였고, 시동과 비시동의 분류에 가장 적합한 압력 센서의 위치를 도출하였다. 또한 엔진의 시동과 비시동 경계를 분석하여 엔진이 비시동 되기까지의 여유(마진)을 정량화하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권6호
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• pp.596-604
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• 2010

이중램제트(이중연소 및 이중모드) 추진기관의 작동특성 및 주요 설계인자를 파악하기 위하여 램제트/스크램제트 추진기관에 대한 공기 및 열역학적 관점에서 이론적인 분석을 수행하였다. 엔진의 효율계수를 적용한 열역학 사이클 해석을 수행하여 각 추진기관의 성능특성을 파악하고, 흡입구 성능 특성, 연소기 입구 마하수, 연소기 형상 및 당량비(연료분사량)에 따른 성능민감도를 분석하였다. 이를 바탕으로 이중램제트 추진기관의 성능설계방향을 제안한다.

• 한국추진공학회지
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• 제11권5호
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• pp.1-13
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• 2007

미래형 추진기관으로 주목받고 있는 스크램제트 엔진의 지상시험을 위해 시험모델을 설계하였다. 설계 마하수는 7.6, 고도는 30km로 두었으며 4개의 충격파를 흡입구에 배치하였다. 엔진의 흡입구는 Levenberg-Marquardt 최적화 기법, Korkegi 관계식을 이용하여 설계하였으며 연소기는 연료-공기 혼합 증진을 통하여 고연소효율 및 연소기 길이 단축을 구현할 수 있도록 설계하였다. 성능검증을 위한 전산해석에서 흡입구는 받음각 ${\pm}4^{\circ}$에서도 적절한 충격파배치를 보였으며 연소기는 공동을 설치하였을 때 연소효율이 향상됨을 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제24권5호
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• pp.65-76
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• 2020

3차원 스크램제트 모델의 설계과정에 있어 3차원 전산해석은 2차원 해석에 비해 상대적으로 복잡한 격자 구성과 많은 해석 시간을 요구한다. 때문에 다양한 조건에서의 3차원 모델의 성능을 확인하는 것은 쉽지 않은 일이다. 따라서 본 연구에서는 2차원 스크램제트 비행체 모델의 전산해석 결과와 비점성 초음속 선형화 이론을 기반으로 2차원 모델의 비행 조건에 따른 공력계수 및 흡입구 질량 포획률 관계식을 도출하였다. 도출된 2차원 성능 관계식과 함께 최소한의 3차원 해석을 수행하여 3차원 스크램제트 모델의 공력 계수와 흡입구 질량 포획률 관계식을 이끌어내었다. 또한 추가적인 3차원 계산을 통해 확장된 3차원 관계식들의 공력 정확도를 검증하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년도 제31회 추계학술대회논문집
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• pp.453-454
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• 2008

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.590-593
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• 2009

모델 스크램제트 엔진의 3차원 유동특성 이해를 위하여 다단의 충격파를 발생 시키는 흡입구부터(외부 유동영역) 공동형 보염기, 연소기, 노즐이 포함되는 엔빈 내부 전영역을 통합한 수치해석을 수행하였다. $k-{\omega}$ SST 난류모델과 Sarkar모델이 적용된 저 레이놀즈 수 k-e 난류모델의 해석결과를 실험 결과와 비교하였으며, 흡입구의 측면효과(intake side wall effects)를 살펴보기 위하여 측면의 유무에 따른 유동특성을 관찰하였다. 본 연구에 소요되는 계산시간의 효율성을 위하여 계산영역을 다중블럭으로 구성하였으며, MPI(Massage Passing Interface) 병렬 계산 기법을 적용하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권1호
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• pp.57-63
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• 2008

공기흡입식 추진 기관인 스크램제트 엔진은 연소기 내부 유동이 초음속으로 유동장의 연소기 내부 체류 시간이 수 ms로 매우 짧다. 이 짧은 시간동안 연소과정이 모두 이루어져야 하므로 초음속 연소기술에 대한 연구는 매우 중요하다. 본 논문은 초음속 연소 기술 중 연료-공기의 혼합을 증대시키는 방법에 관심을 두고 Cavity를 이용한 방법을 선택하여 높이를 10mm로 고정시키고 길이를 변화시켰으며, Cavity 후류에서 지름 1mm의 분사구를 통해 음속 let을 분사시키는 유동장을 형성하여 3차원 Navier-Stokes 방정식을 통해 점성 유동장을 해석하였다. 해석 결과 Cavity 길이/높이비(L/H)가 클수록 Vorticity가 값이 증가하였고 Vorticity의 증가 영역이 유동장의 위, 옆 방향으로 확장되는 것을 볼 수 있었다. 하지만 Vorticity가 증가하는 만큼 추력특성을 떨어뜨리는 정체압력 손실이 증가하므로 연소기 설계 시 최대의 혼합과 최소의 정체압력 손실을 고려한 최적 형상 설계가 필요하다는 것을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제21권6호
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• pp.21-31
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• 2017

본 연구에서는 모드 천이가 발생하는 동안 상세한 유동 특성을 조사하기 위해, 이론분석과 수치해석을 수행하였다. 이론분석은 기존의 기체역학과 종래 보고된 이론식들 재정립하였으며, 수치해석은 2차원 비정상 압축성 Navier-Stokes 방정식을 풀기 위해 fully implicit finite volume scheme을 사용해 수행하였다. 해석의 검증을 위하여 실험 결과와 비교하였다. 격리부 입구 전온도와 수소 연료의 당량비를 변화시키면서 모드 천이에 미치는 영향을 조사하였다. 해석과 실험 결과는 정성적으로 잘 일치하였다. 당량비가 증가하면 스크램제트 모드에서 램제트 모드로 천이가 발생하였다. 이 때, 천이는 당량비에 따라 불연속적으로 나타나며, Non-allowable region이 존재하였다. 한편 격리부 입구에서 전온도의 증가는 모드 천이 경계를 변화시켰다.