• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.1-1
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• 1998

로켓엔진 추력발생용으로 광범위하게 사용되는 액체추진제는 고성능, 대용량의 액체추진제 로켓엔진에서는 필연적으로 고주파 연소불안정의 문제를 수반하며, 이 연소불안정의 정도는 연소성능과 더불어 엔진개발의 성패를 좌우하는 중요한 여건이 된다. 따라서 안정한 로켓의 비행을 보장하기 위해서는 연소불안정의 문제가 선결되어야 한다. 연소불안정의 기본 메커니즘은 연소기에서 발생하는 압력섭동에 반응하여 불안정한 음향에너지를 되먹임하는 연소과정으로 설명된다. 연소불안정 현상이 발견된 이후 실험 및 이론적 접근에 의해 이와 같은 연소불안정 메커니즘 및 예측에 대한 체계적인 연구가 이루어져 왔으며, 현재까지의 다양한 고주파 연소불안정 예측방법 중에서 음향 및 기화 응답함수를 이용하는 방법은 직관적 고찰에 의존하는 단순한 연소모델을 적용하며 주로 음향적 섭동에 의한 연소의 반응을 연소안정성 평가의 파라메터로 사용한다. 이와 같은 음향적인 예측방법은 연소불안정 현상을 이론적으로 전개하므로 경제적으로 각종 설계변수에 대한 연소불안정의 변화를 구분할 수 있는 장점이 있어 성능 및 호환설계와 병행하여 로켓엔진 연소실의 초기 안정성 설계방법으로 주로 사용된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제10회 학술강연회논문집
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• pp.28-28
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• 1998

고주파 연소불안정은 거의 모든 로켓엔진의 개발 프로그램에서 보고되고 있으며, 이 문제의 해결을 위한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 고주파 연소불안정은 로켓엔진 연소실 내에서의 연소와 유동변수들이 커플링되어 발생한다. 연소가스의 음향파동은 연소의 외란을 야기하며 외란된 연소는 유동변수들에 맥동에너지를 공급하는 되먹임 과정을 반복하게 된다. 결과적으로 음향파에 의한 외란의 크기, 위상 및 되먹임 과정에서의 파동에너지 감쇠량에 따라 불안정한 파동은 증폭, 유지되거나 소멸된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 1998년도 제11회 학술강연회논문집
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• pp.3-3
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• 1998

액체추진제 로켓엔진 연소실에는 고유모드에 대응하는 음향파동이 내재되며 이러한 음향파동은 연소와의 상호작용을 통하여 불안정한 음향에너지를 공급받아 증폭되며 결국에는 연소불안정 상태에까지 이르게 된다. 이와 같은 불안정한 상태에 이르기 위해서는 연소로부터 되먹임되는 불안정 에너지의 양이 충분히 크고 구동 음향파동에 근접한 위상을 가져야 한다. 이와 같은 구동 메커니즘을 구성하는 상세한 물리적 현상들을 규명하고 예측하기 위한 많은 연구들이 보고되었으며, 이들 중 이론적인 시간 지연 모델을 사용하는 음향적인 방법은 매우 경제적인 반면 연소 현상에 대한 상세한 모사가 생략되어 연소 불안정의 구체적인 원인을 규명하는데 어려움이 있고, 파동 방정식에 의하여 연소실 내부의 파동 에너지 증가를 예측하는 방법은 연소기 내에서의 연소 메커니즘에 대한 고려 없이 연소에 의해 발생하는 에너지만을 포함하는 단점과 선형적인 연소 불안정에만 제한된다는 제한이 있다. 음향장과 커플된 기화반응 모델은 분무액적의 기화 과정이 추진제 연소의 지배과정이라는 가정 하에 연소응답을 기화반응으로 대체하는 방법으로, 역시 단시간 내에 결과를 얻을 수 있다는 장점이 있으나 기화반응으로부터 음향파동으로의 에너지 되먹임 과정이 배제되어 있어 정확한 결과를 구하기는 어렵다. 이에 대하여 최근에는 전산 모사적인 방법을 사용하는 대규모의 연소장 해석이 가능하여 짐으로써 음향파동에 의한 외란과 에너지 되먹임과정을 모두 포하마여 수치적인 방법을 사용하여 계산하는 액체추진제 로켓엔진의 고주파 연소불안정 해석방법들이 제시되고 있다.안정성 모드가 있음을 보였다. 밀도 변화가 있는 경우나 밀도 변화가 없는 경우 모두 sinuous 모드의 가장 불안정한 모드가 varicose 모드의 가장 불안정한 모드보다 더 불안정함을 보여주어 후류 유동은 자유 유동에 가까운 위상 속도를 가지는 sinuous 모드에 의해 지배될 것임을 예측할 수 있다. 연소반응이 완전연소에 가까울수록 그리고 압축성 효과가 클수록 유동내부의 온도가 증가하고 점성 또한 증가하여 후류유동은 안정됨을 알 수 있었다 유동변수들의 contour로부터 유동의 특성을 예측한 결과 baroclinic 항이 dilatational 항보다 상대적으로 크며, 중심선 상하에 생기는 vortex를 더욱 성장시킬 것으로 생각된다.냉각 홀의 막임, 연소 입자의 점착 부위 등을 예측하여 보완책을 준비할 수 있도록 하였다.$mm^2$sec였으며, 이는 다른 graphite/epixy 복합재의 확산계수와 유사한 값을 나타내고 있다. 또한 추진제가 충전된 연소관을 절단하여 밀폐한 후 95%RH 습도 조건에 보관함으로써 연소관 내부의 추진제 기계적 특성에 미치는 침투된 습기의 영향도 함께 고찰하였다. 추진제에 따라 차이는 있겠으나 추진제가 충전된 연소관은 순수 복합재 연소관에 비해 습기의 투과 정도가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.610-613
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• 2010

수평방향의 전기히터 방식의 Rijke tube는 구조와 원리가 비교적 간단하여 열 음향 불안정 연구에 대표적으로 사용되고 있다. 본 논문은 음향공 특성연구의 일환으로 현재까지 수행하였던 상온감쇠실험과 열적 구배를 갖는 열 음향 불안정 환경과의 실험을 비교하기 위하여 연속적인 실험을 위하여 장시간에도 안정적인 Rijke Tube 제작 및 구성 방법을 제시하였다. 또한 모사된 열 음향 불안정 환경에 음향공을 장착하여 감쇠특성을 확인하여 추후 연구에 필요한 기초자료를 확보하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2000년도 제14회 학술강연논문집
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• pp.5-5
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• 2000

액체 추진 로켓 엔진의 고주파 연소 불안정 관련 이론은 대체로 연소기 내부의 음향 공명 모드와 분무 연소 과정의 상호 작용을 구동 메커니즘으로 전제하며 Rayleigh Criterion의 재해석에 기초하여 불안정성 평가를 위한 매개변수를 도입하고 연소 불안정성을 예측한다. 여기에는 음향장 분석 이론, 음향 불안정 이론, 연소응답 및 기화반응 이론 등이 포함된다. 본 연구에서는 LOX/RPl 추진제 조합의 액체 추진 로켓 엔진 연소기를 대상으로 다차원 순수 음향장 해석과 연소-음향장 분석을 통해 대상 엔진의 고주파 연소 불안정 특성을 예측하였다. 수동 제어 기기인 음향공 설치에 따른 연소기의 음향장 및 연소-음향장의 특성 변화를 고찰하고 위 결과를 종합하여 음향공의 연소 불안정 억제 성능 및 대상 엔진의 연소 불안정성을 평가하였다. 연소기 형상 및 음향공 설치에 따른 다차원 순수 음향장 해석은 상용코드인 ANSYS를 사용하여 수행하였다. 내부 유체는 압축성, 비점성 유체로 유체의 평균 유동은 무시하며 위치에 관계없이 균일한 물성치를 부여하였다. 정상상태 연소과정을 가정하고 평형 화학을 이용한 분석 결과로부터 연소 기체의 관련 물성치를 결정하였다. 연소기 길이 방향, 반경 방향, 원주 방향 격자점들의 음향 특성을 주파수 영역에 대해 해석하고 3차원 음향 모드 형상을 토대로 음향장을 분석하였다. 연소-음향장 해석은 음향 불안정 이론 중 n- $\tau$ 2 매개변수 기법을 사용하였다. 연료 액적의 분무 연소 과정을 1차원적으로 가정하고 정상상태의 평형 화학 계산 결과를 이용하여 엔진의 연소면을 1차원적으로 설정하였다. 상류 연소응답과 중립 안정 곡선을 토대로 대상 엔진의 연소 불안정 특성을 분석하였다.구 분석 결과 기술적 문제점으로는 배기 가스온도가 낮은데 따른 출구 부분의 Bearing, Sealing이 문제가 될 수 있다고 판단되며 배기 가스 자체에 대기 공기중에 함유되어 있던 습기가 얼어붙는(Icing화) 문제가 발생하기 때문에 배기가스의 Icing을 방지하기 위하여 압축기 끝단에서 공기를 추출하여 배기부분에 송출할 필요성이 있는 것으로 판단되었다. 출구가스의 기체 유동속도가 매우 빠르므로 (100-l10m.sec) 이를 완화하기 위한 디퓨저의 설계가 요구된다고 판단된다. 또 연소기 후방에 물을 주입하는 경우 열교환기 및 기타 부분품에 발생할 수 있는 부식 및 열교환 효율 저하도 간과할 수 없는 문제로 파악되었다. 이러한 기술적 문제가 적절히 해결되는 경우 비활성 가스 제너레이터는 민수용으로는 대형 빌딩, 산림, 유조선 등의 화재에 매우 적절히 사용되어 질 수 있을 뿐 아니라 군사적으로도 군사작전 중 및 공군 기지의 화재 그리고 지하벙커에 설치되어 있는 고급 첨단 군사 장비 등의 화재 뿐 아니라 대간첩작전 등에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 판단된다.가 작으며, 본 연소관에 충전된 RDX/AP계 추진제의 경우 추진제의 습기투과에 의한 추진제 물성 변화는 미미한 것으로 나타났다.의 향상으로, 음성개선에 효과적이라고 사료되었으며, 이 방법이 편측 성대마비 환자의 효과적인 음성개선의 치료방법의 하나로 응용될 수 있으리라 생각된다..7%), 혈액투석, 식도부분절제술 및 위루술·위회장문합술을 시행한 경우가 각 1례(2.9%)씩이었다. 13) 심각한 합병증은 9례(26.5%)에서 보였는데 그중 식도협착증이 6례(17.6%), 급성신부전증 1례(2.9%), 종격동기흉과 폐염이 병발한 경우와 폐염이 각 1례(2.9%)였다. 14)

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.873-876
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• 2011

본 연구에서는 열적 구배를 갖는 열음향 진동 환경에 Helmholtz resonator를 적용하여 연소 불안정 연구를 수행하고자 하였다. 열음향 불안정 환경은 DC power supplier를 이용한 전기적 방법으로 정량적인 열량을 공급하고 blower를 이용하여 유량을 제어하는, 특정한 공진 주파수를 갖는 수평형 Rijke tube로 구현하였다. 열음향 불환경 환경 하에서 얻어진 Helmholtz resonator 의 감쇠특성을 상온 실험 자료와 비교/분석하여 열음향 불안정 환경에서의 Helmholtz resonator의 감쇠특성을 확인하기 위한 예비 연구를 수행하였다.

• 한국음향학회지
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• 제15권4호
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• pp.105-112
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• 1996

고온 고압의 액체 로켓 엔진 연소실 설계에서 연소 불안정 현상은 항상 큰 문제로 인식되어 왔다. 이 문제의 근본적인 원인은 연소로 인한 급격한 열 방출에 기인하며 연소 과정에서 생기는 아주 작은 소음이 연소실 내의 음향모드와 상이 일치하면서 연소실 내의 압력이 급격히 높아져 엔진의 파손까지도 가져오게 한다. 본 연구는 이러한 연소 불안정 현상을 제거하기 위해 사용되는 안정화 장치로서 배플이 어떻게 로켓 연소실의 안정화에 도움을 주는가에 대한 이론적인 배경을 제공하는데 그 주안점을 두어 베플이 부착된 연소실에 대하여 음향해석을 행하여 배플을 사용함으로 인한 여러 가지 특이한 효과들이 연소 불안정 현상을 제거하는 중요한 메카니즘으로 작용함을 밝혀 내었다. 이중 대표적인 것으로는 첫째, 배플 격실내에서 횡모드 음향파가 종모드화되는 경향이며, 둘째, 연료 분사면 주위에서 불안정 유동이 극히 억제되는 현상과, 셋째로 연소실 내의 정상모드 진동수가 감소되는 현상등이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.68-77
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• 2017

고주파 연소불안정은 비정상 화염의 열방출율 섭동과 연소실 내부에서 공진되는 음향파의 상호 결합으로 발생하는 열음향 문제로, 다양한 해석적 접근방법이 존재한다. 본 논문에서는 주파수 영역에서 선형음향 가정과 시간지연 이론을 이용한 3차원 FEM Helmholtz solver의 개발 사례를 소개하였으며, 가변길이 희박 예혼합 연소기의 자발 연소불안정 예측과 수동제어기구(배플, 음향공진기)의 설계분석 결과를 제시하였다. 또한 시간 영역에서 시간지연 이론을 이용한 압축성 유동 해석코드를 통해, 고진폭 압력섭동에 의해 야기되는 비선형 음향 특성과 한계사이클 현상을 분석하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.47-50
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• 2011

본 연구에서는 열/음향 불안정성 환경 모사를 위하여 수평형의 Rijke tube를 설계/제작하였고, 이를 이용하여 구현하고자 하는 주파수대의 열구배를 갖는 공진현상이 발생됨을 확인하였다. Rijke tube를 이용해 열 음향 불안정 환경을 조성한 후, 음향공을 장착하여 얻어진 감쇠특성을 상온실험 자료와 비교/분석하여 열 음향 불안정 환경에서의 음향공 감쇠특성을 확인하였다. 열/유동 환경하에서의 감쇠 시간이 상온 환경에 비해 약 40% 증가함을 확인하였으며, 이로부터 음향공 설계시 열/유동 환경이 고려되어야 함을 확인하였다.

• 한국군사과학기술학회지
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• 제2권2호
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• pp.99-109
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• 1999

자동차, 항공기 혹은 로켓엔진 유동장의 불안정 파동은 음향모드와 와류모드 및 엔트로피 모드에 의해 복합적으로 발생한다. 본 연구에서는 이들 모드를 모두 포함하는 불안정 해석이론을 바탕으로 고체추진 로켓엔진 연소실의 내부유동을 대상으로 불안정 파동 증폭요인에 의한 영향을 고찰하였다. 연구결과 불안정 에너지 증폭계수의 증가에 따라 에너지 증폭율 관련변수들이 증가하며 에너지 증폭율 관련변수들은 층류보다 난류에서 더 크게 나타났다. 또한 고온의 측면-연소 로켓의 불안정 파동은 엔트로피 모드에 의해 지배되며 와류모드에 다소간 영향을 받고 음향모드에는 거의 영향을 받지 않았다.