• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.26 no.2
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• pp.47-59
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• 2022

Liquid hydrogen/liquid oxygen rocket engines with highest specific impulse have been developed since the 1950s and used until now to maximize the capability of space launch vehicles. Domestic liquid hydrogen infrastructures for the production, transportation and distribution are being expanded at world-class level with the rise of hydrogen economy, which is a great opportunity for the performance enhancement for indigenous space launch vehicles. In this paper, feasibility of applying liquid hydrogen as a propellant is investigated in various aspects. The status of domestic liquid hydrogen infrastructure, the technologies required for liquid hydrogen engines, and operational aspects for safe handling of hydrogen are reviewed. In addition, test facilities for developing hydrogen engines are introduced briefly.

• The Bulletin of The Korean Astronomical Society
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• v.37 no.2
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• pp.148.1-148.1
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• 2012

로켓 혹은 우주발사체의 주엔진에는 대부분 연료와 산화제를 연소시켜 나오는 에너지를 사용하는 화학로켓이 주종을 이루어 왔다. 이러한 로켓엔진에서 그동안 연료로는 수소계, 탄화수소계, 아민계 등 다양한 화학물질이 사용되어 왔으나, 산화제로는 강한 산화성을 나타내면서 밀도가 높은 몇몇 물질만이 제한적으로 사용되어져 왔으며, 최근에는 주로 액체산소(LOx)와 사산화질소(N2O4)가 사용되고 있다. 그러나 산화제 중 액체산소는 극저온이면서 상대적으로 밀도가 낮고, 사산화질소는 강한 독성을 지니고 있으며 액체로 존재하는 구간이 좁아 연구 목적의 소형발사체를 구현하는 것에는 많은 어려움이 있다. 이러한 이유로 최근 소형발사체 개발분야에서는 상온저장성이면서 친환경적인 과산화수소(H2O2)와 아산화질소(N2O)를 산화제로 활용하는 것에 대한 관심이 고조되고 있으나, 대형 추진기관을 개발하는 연구자들로부터는 액체산소를 사용할 때 보다 엔진 자체의 비추력이 상대적으로 낮다는 이유로 활용이 외면되어 온 것이 사실이다. 본 연구에서는 엔진 자체의 추진성능 보다는 사실상 발사체의 목적이라고 할 수 있는 추진단 속도증분을 성능의 지표로 삼아 평가하였으며, 결과를 통하여 과산화수소와 아산화질소의 높은 밀도가 엔진의 낮은 비추력을 충분히 보상할 수 있음을 보였다. 과산화수소와 아산화질소는 교육/연구용 소형발사체 구성에 충분히 활용가능한 산화제이며, 실제 발사에서 충분한 비행성능을 기대할 수 있는 물질로 평가할 수 있다.

• Defense and Technology
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• no.4 s.290
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• pp.18-29
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• 2003

냉전의 또 하나의 부산물은 우주경쟁인데, 인공위성 등 발사체의 추진기관은 거의 예외 없이 액체연료를 사용하는 액체추진로켓이고, 이것의 연료가 되는 액체산소, 액체수소 등은 발사체에 저장된 상태로 보관 할 수 없다는 단점 때문에 거의 군사용으로 적용되고 있지 않다. 지금은 SATURN-V와 같은 거대한 액체 추진 로켓을 대신해서 부분적으로 재활용이 가능한 우주왕복선이 사용되고 있는데, 여기에는 처음 이륙단계 대부분의 추력을 고체추진제에 의존하고 있기 때문에 이들의 성능 향상을 위한 좀 더 강역하고, 안전성을 높일 수 있는 에너지 물질에 대한 요구가 증대되고 있는 실정이다.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.37 no.8
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• pp.805-811
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• 2009

An oxidizer pump of a turbopump for a 30-ton class gas generator cycle engine was tested in the medium of liquid oxygen. The turbine was driven by cold hydrogen gas in the test. The oxidizer pump was operated stably at both design and off-design conditions, satisfying the performance requirements. The pump head coefficient from the liquid oxygen test was 2~3% lower than that from the water test. The power required to run the oxidizer pump was well balanced with the power produced by the turbine.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 1999.10a
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• pp.1-1
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• 1999

2유체 동축인젝터(coaxial twin fluid injector)는 액체산소와 액체수소를 추진제로 사용하는 SSME(Space Shuttle Main Engine)이나 유럽의 Arian 5 Vulcain 엔진과 같은 저온추진제 엔진에 널리 사용되고 있다. 추진제를 미립화 시키는 장치로서 사용하는 다른 여러 형태의 인젝터에 비교할 때 저속의 액체산화제 주위에 고속의 가스연료가 분사됨으로서 발생되는 전단력에 의해 추진제가 미립화되는 특징을 가지며, 이러한 메카니즘은 매우 복잡하여 아직까지 정확히 규명되지 못하고 있는 실정이다.

• Proceedings of the Korean Society of Propulsion Engineers Conference
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• 2010.05a
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• pp.150-155
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• 2010

Liquid rocket injectors play crucial roles on propulsive performance, combustion stability, and heat transfer characteristics. Nevertheless, their developments have mainly relied on empirical methods and expensive hot-firing tests due to lack of fundamental understanding of high pressure combustion phenomena in the near-injector regions. The present study was motivated by recent efforts to develop reliable modeling of liquid rocket combustion. The turbulent combustion model based on the flamelet concept has been extended to take into account real-fluid behaviors occurred at supercritical pressures, and validated against measurements for a cryogenic nitrogen injection, a non-premixed turbulent jet flame at atmospheric pressure, and a LOx/$GH_2$ coaxial shear injector at a supercritical pressure.

• Journal of the Korean Society for Aeronautical & Space Sciences
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• v.44 no.4
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• pp.333-342
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• 2016

Liquid rocket propulsion is a system that produces required thrust for satellites and space launch vehicles by using chemical reactions of a liquid fuel and a liquid oxidizer. Monomethylhydrazine/dinitrogen tetroxide, liquid hydrogen/liquid oxygen and RP-1/liquid oxygen are typical combinations of liquid propellants commonly used for the liquid rocket propulsion system. The objective of the present study is to investigate useful design and performance data of liquid rocket engine by conducting a numerical analysis of thermochemical reactions of liquid rocket propellants. For this, final products and chemical compositions of three liquid propellant combinations are calculated using equilibrium constants of major elementary equilibrium reactions when reactants remain in chemical equilibrium state after combustion process. In addition, flame temperature and specific impulse are estimated.

• 기계와재료
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• v.24 no.1
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• pp.26-35
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• 2012

가스액화플랜트는 질소, 산소, 헬륨 등 고순도의 가스를 효율적으로 저장 및 운송을 위해 가스를 액체로 변환하는 플랜트로, 대표적인 플랜트로는 질소, 산소, 아르곤 등의 가스를 생산하는 공기분리플랜트, 헬륨액화플랜트, 수소액화플랜트, 천연가스액화플랜트 등이 있다. 질소, 산소, 수소 등의 가스는 산업의 전반적인 분야에서 널리 사용되고 있으며, 국내의 경우 철강, 반도체, 디스플레이제조산업 등 가스 다소비 분야의 비약적인 발전에 따라 급격하게 수요가 증가하고 있는 상황이다. 대용량의 가스액화플랜트는 원료로부터 불순물을 제거하고, 팽창 또는 열교환 과정을 통해 가스를 액체로 변환하는 극저온기술로 주로 구성되며, 이와 같은 과정은 압축기, 열교환기, 증류탑, 팽창터빈, 콜드박스 등의 구성요소에 의해 구현된다. 따라서 가스액화플랜트에서 효율적인 극저온의 생성 및 유지는 플랜트의 경제성 제고를 위해 핵심적인 요소이다.

• Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers
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• v.17 no.3
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• pp.21-29
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• 2013

Turbulent flow and thermal fields of gaseous hydrogen/liquid oxygen flames at supercritical pressure are investigated by turbulence models. The modified Soave-Redlich-Kwong (SRK) EOS is implemented into the flamelet model to realize real-fluid combustions. For supercritical fluid flows, the modified pressure-velocity-density coupling are introduced. Based on the algorithm, the relative performance of six convection schemes and the predictions of four turbulence models are compared. The selected turbulence models are needed to be modified to consider various characteristics of real-fluid combustions.

• Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers B
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• v.27 no.4
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• pp.440-446
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• 2003

Steady-state structure and acoustic pressure responses of GH$_2$-LOx diffusion flames in stagnation-point flow configuration have been studied numerically with a detailed chemistry to investigate the acoustic instabilities. The Rayleigh criterion is adopted to judge the instability of the GH$_2$-LOx flames from amplification and attenuation responses at various acoustic pressure oscillation conditions for near-equilibrium to near-extinction regimes. Steady state flame structure showed that the chain branching zone is embedded in surrounding two recombination zones. The acoustic responses of GH$_2$-LOx flame showed that the responses in near-extinction regime always have amplification effect regardless of realistic acoustic frequency. That is, GH$_2$-LOx flame near-extinction is much sensitive to pressure perturbation because of the strong effect of a finite-chemistry.