• 오토저널
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• 제9권1호
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• pp.9-14
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• 1987

왕복동 내연 기관 실린더 내의 가스 유동은 기관의 성능 향상, 연소 개선, 배기 정화 등에 직접적 으로 영향을 미치는 인자로 되며, 최근 각종 유동의 측정 방법 및 측정 장치의 개발은 가스 유동 계측에 많은 발전을 가져 왔다. 특히 각종 열기관의 연소 성능 향상을 위한 노력은 기관의 성능 향상과 더불어 여소 배출물의 유해 성분 저감을 위한 연구에 더욱 박차를 가하게 되었다. 이에 따라서 기관의 최적 제어 운전, 자동 제어 연료 공급 및 분사장치 등에 이르기까지 많은 노력이 경주되어 왔다. 이러한 연구 개발에 못지 않게 중요한 것은 실린더 내의 연소 성능을 향상시키 는 것이며 이를 위해서는 먼저 기관 실린더 내부의 가스 유동을 밝히고, 유동의 모델링, 유동장의 계측, 연소장의 유동 측정 등의 연구가 매우 중요한 것으로 생각된다. 실린더 내의 연소 및 유 동장의 연구는 주로 연소 특성치를 관한 연구와 유동장을 중심으로 하는 흐름의 시뮬레이션을 비롯 유동장의 계측으로 크게 나눌 수 있다. 여기서는 주로 실린더 내의 가스 유동의 측정 방 법과 최근의 연구 동향에 대하여 몇 가지 측정의 보기를 중심으로 다루기로 한다.

• 한국추진공학회지
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• 제12권2호
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• pp.1-7
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• 2008

연소실내 음향 감쇠를 위해 장착되는 반파장 공명기의 반경 방향 위치 효과를, 상온에서의 선형 음향 실험을 통해 실험적으로 연구하였다. 음향 감쇠의 정량화를 위해 감쇠 인자를 사용하였다. 감쇠하고 하는 음향 모드에 대해 공명기가 최적의 길이를 갖는 경우에는, 반경 방향 위치의 증가에 따라 음향 감쇠 효과가 증가하였다. 또한, 감쇠 인자의 변화 추이는 감쇠시키고자 하는 음향 모드의 진폭 변화 추이와 유사하였다. 장착 위치가 장착면의 중심에 접근할수록 음향 감쇠 효과가 감소할 뿐만 아니라 분사기 길이와의 상관성토 감소하였다. 한편, 공명기가 비최적 길이를 갖는 경우에는, 반경 방향 위치 효과가 거의 나타나지 않아 위치와 무관한 감쇠 인자값을 관찰할 수 있었다. 공명기의 길이와 위치에 따라 감쇠 성능을 평가하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.309-312
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• 2005

고고도 조건에서 슬링거 연소기의 점화특성을 파악하기 위한 실험적 연구를 수행하였다. 점화실험은 실형 연소기 리그와 고고도 조건을 모사할 수 있는 엔진고공환경 시험설비(KARI-AETF)를 이용하여 수행되었으며, 회전식 연료노즐을 가진 슬링거 연소기의 특성을 고려하여 고도 변화와 함께 연료노즐의 회전수를 변화시켜가며 점화한계를 측정하였다. 결과를 통하여 점화에 영향을 미치는 인자 중 연소기 압력과 공기온도, 연료온도의 영향을 살펴보았는데, 고도가 높아질수록 즉, 압력과 온도가 낮아질수록 점화한계가 축소되는 경향을 확인하였고, 특히 연료노즐 회전속도가 고고도 점화성능을 향상시킬 수 있는 인자임을 재확인 할 수 있었다. 또한, 고고도 점화에서는 점화를 위한 최소 회전수가 해면고도에 비해 $66\%$ 이상 증가되어야 함을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제33권1호
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• pp.69-77
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• 2005

KSR-III 개발과정에서 배플을 장착하여 연소 불안정 현상을 해결한 바 있으나, 추력 및 냉각과 관련된 축방향 길이에 대한 최적화 과정을 거치지는 않았다. 이에 수동제어기구로서 사용되는 배플의 축방향 길이의 최적화 및 한계를 평가하기 위하여, 축방향 길이를 작동인자로 하여 연소 안정성 여분을 평가하였다. 외부 교란 발생 장치로서 2번의 기폭이 가능한 펄스건을 사용하였다. 외부 교란에 대한 연소실에서의 응답 특성을, 감쇠 시간과 진폭비와 같은 인자를 도입하여 정량화하였다. 설계점과 탈설계점에서 시험을 수행하였으며, 분사기의 충돌점으로 생각할 수 있는 화염 영역을 감싸지 못하는 경우에는 배플의 충분한 감쇠 능력을 보장할 수 없음을 확인하였다. 따라서 연소 안정성의 여분의 경계는 KSR-III에서의 작동조건 하에서 50 mm 정도의 배플인 것으로 판단되었다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제34권12호
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• pp.1121-1126
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• 2010

1.9L 커먼레일 직접분사 디젤 엔진을 이용하여 1500rpm 2.6bar BMEP 에서 다량의 EGR (약 41%)과 연료분사 제어를 통한 저온디젤연소 영역에서 연료의 특성이 연소와 배기가스에 미치는 영향을 분석하 였다. 사용한 연료는 세탄가 30 에 대하여 방향족 성분 (20%: A20, 45%: A45)과 T90 온도($270^{\circ}C$: T270, $340^{\circ}C$: T340)의 조합으로 네 개이다. 주어진 엔진 운전 영역에서 실험계획법을 이용하여 방향족 성분 및 T90 온도에 따른 연소 및 배기가스에 미치는 영향을 분석하였다. 착화지연 기간은 T90 온도가 지배적인 인자로 T90 온도 증가에 따라 착화지연 기간도 증가하였다. 저세탄가에 의한 착화지연 기간의 증가로 네 가지 연료 모두 PM 배출은 거의 없었다. NOx 배출은 방향족 성분이 지배적인 인자로 방향족 성분증가에 따라 NOx 배출이 증가하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2006년도 제26회 춘계학술대회논문집
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• pp.171-176
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• 2006

연료 과농 가스발생기에 대한 실험적 연구가 수행되었다. 연소 성능에 주요한 영향을 미치는 분사기 헤드에는 1.5의 리세스 수를 갖는 내부 혼합형 이중 스월 분사기 37개가 배치되었다. 본 논문에서는 연소실 길이, 직경, 그리고 교반링 등의 연소실 설계 변경에 따른 실물형 가스발생기의 연소 안정성 특성에 대하여 살펴보았다. 연소시험 결과 공진 주파수가 고주파 영역에서 생성됨에 따라 동압의 세기는 전반적으로 감소하였으나, 연소 불안정을 완전히 억제시키지는 못하는 것으로 나타났다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1999년도 제12회 학술강연회논문집
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• pp.5-5
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• 1999

액체추진 로켓엔진의 개발과정에서 고주파 연소불안정은 엔진의 비행 안정성 및 성능의 보장을 위해 반드시 고려해야 하는 중요한 인자이다. 특히 액체추진 로켓엔진에 사용되는 다양한 추진제 조합 중 LOX/RP-1은 그 성능, 가용성, 경제성 등의 측면에서 우수한 추진제이지만 F-1 엔진의 개발과정에서와 같이 여타 추진제 조합에 비해 고주파 연소불안정 특성이 강하게 나타난다. 액체추진 로켓엔진의 음향불안정 특성 예측을 위해 다양한 방법이 제시되어 왔다. 그 중 n-$\tau$ 2 매개변수 법은 연소불안정 특성 예측에 실험적 고찰을 통한 간단한 연소모델을 포함하는 것으로 신속한 결과를 얻을 수 있다는 장점 때문에 엔진의 예비설계 및 본 설계과정에서 인정성 측면의 분석을 위해 널리 사용되고 있고 기존의 엔진 개발과정을 통해 그 신뢰성이 검증되어 왔다.

• 한국항공우주학회지
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• 제42권1호
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• pp.29-36
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• 2014

하이브리드 로켓 연소에서는 다양한 종류의 저주파수 연소 압력진동이 나타난다. 10Hz 대역의 저주파수 압력진동은 고체연료와 연소가스의 열 관성 차이 때문에 발생하지만 그외의 저주파수 진동은 고체로켓에서 관찰되는 헬름홀츠 및 $L^*$ 모드에 의해 발생하는 것으로 연소실 부피 변화와 밀접한 관련이 있다. 따라서 유동 특성이 고체로켓과 유사한 하이브리드 로켓 연소에서 연소실 부피 변화는 저주파수 특성에 영향을 미치는 중요한 인자이다. 본 연구에서는 연소실과 후연소실의 형상 변화에 따른 연소 압력의 저주파수 특성 변화를 관찰하였다. 특히 주 연소실과 후연소실의 부피 비가 특정한 값이 되면 연소 도중에 10~30Hz 연소 압력 진동의 진폭이 갑자기 증폭되는 연소불안정 현상이 나타났다. 산화제 유량 조절 및 연료 변경에 의한 O/F 비 변화는 연소 압력의 저주파수 증폭과 무관한 것으로 밝혀졌다. 후연소실로 연소가스가 팽창할 때 발생하는 와류 흘림 현상이 저주파수 불안정 현상과 직접적인 관련 있는 것으로 판단되며 이에 관한 연구가 더 필요하다.

• 한국추진공학회지
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• 제15권5호
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• pp.72-81
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• 2011

이중연소 램제트 엔진의 작동특성 및 주요 설계인자를 파악하기 위하여 공기역학 및 열역학적 이론을 기반으로 한 기본적인 성능해석 모델을 수립하였다. 이중연소 램제트 엔진의 예비 성능해석을 수행하였고, 그 결과는 흡입구, 가스발생기, 초음속 연소기 사이의 상세한 관계를 설명하고 있다. 본 연구에서 제시된 방법은 가스발생기와 초음속 연소기의 기하학적 형상을 정량적으로 결정하고, 엔진 각 구성품의 성능에 대한 영향을 평가하기 위한 도구를 제공한다. 또한 예비 성능해석을 통해 이중연소 램제트 엔진의 기본 형상 설계 결과를 도출하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 춘계학술대회 논문집
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• pp.281-284
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• 2009

로켓엔진 연소기의 연소 불안정 억제를 위해 연소 상황에서의 1/4파장 공명기의 주파수 동조를 수치적으로 연구하였다. 상온 음향 시험을 통해 도출된 최적 감쇠 조건을 충족시키는 사양의 1/4파장 공명기를 채택하였다. 먼저, 실규모 연소실의 조건을 모사한 모형 연소실에서의 연소장을 수치해석하여 기본 음향파 응답 특성을 분석하였다. 다음으로, 이 연소실에 음향 공명기를 장착하여 공명기 내부 물성치를 예측하였다. 이러한 기본 데이터를 토대로 특정 음향 모드를 감쇠시킬 수 있는 주파수 동조 방안을 연구하였다. 각 공명기 내부의 물성치를 토대로 공명기를 개별 공명기의 최적 동조 길이로 설계할 경우에 충분한 감쇠 성능을 얻을 수 있었다. 설계의 편의를 위해 모든 공명기를 동일길이로 설정한 경우, 길이에 따른 감쇠성능을 비교하여 제시하였다. 이를 토대로 최적의 동조길이를 찾을 수 있었다.