본 연구에서는 하이브리드 추진 연소에서 산화제의 상(Phase)에 따른 연소특성 변화를 연구하였다. 산화제는 $GN_2O$와 $LN_2O$를 사용하고 고체연료는 HDPE(High Density PolyEthlene)를 적용하여 연소실험을 수행하였고, 상에 따른 고체연료의 후퇴율과 압력선도, 연소효율의 변화 등을 조사하였다. $LN_2O$를 적용할 경우 액체 산화제의 기화에 필요한 잠열이 화염에서 발생되는 연소에너지에 비해 무시할 정도로 작아 $GN_2O$를 산화제로 사용했을 때의 고체연료 후퇴율과는 큰 차이가 없었지만, 추진 성능효율이 낮아짐을 확인하였고, 액체 산화제의 유량이 증가할수록 산화제의 기화에 필요한 열전달 증가로 인 해 연소 불안정성이 커짐을 확인하였다.
국내의 위성 개발 프로그램은 정지궤도위성인 통신해양기상위성과 저궤도위성인 다목적실용위성으로 대별할 수 있다. 각 위성은 임무 요구조건을 충족하는 추진시스템을 탑재하고 있다. 통신해양기상위성에는 위성체의 지구정지궤도 진입, 자세 및 궤도 제어/조정을 위하여 요구되는 추력과 토크를 제공하는 이원추진제 추진시스템인 화학추진시스템이 탑재되어 있으며, 반면 다목적실용위성에는 궤도전이 기능이 배제된, 궤도상 자세제어가 주목적인 단일추진제 추진시스템이 장착되어 있다. 본 연구에서는 이 두 추진시스템의 차이점 및 특성을 비교 분석한다.
한국형발사체 개발을 위한 추진시험설비가 구축되고 있으며, 일부 시험설비는 구축이 완료되어 추진기관시험을 실시하고 있다. 추진시험설비의 구성은 엔진 시험체 등의 시험을 실시하는 테스트 스탠드와 추진제로 사용되는 케로신(Jet A-1) 및 액체산소(LOX) 등을 저장하는 설비 등 다양한 서브시스템과 부품들이 연결되어 있다. 테스트 스탠드는 엔진개발모델이 장착되고 추진제가 혼합되어 실제 연소가 이루어지는 곳으로서 큰 에너지긴장도 상태에서 고압으로 작동되는 추진시험설비의 특성상 화재 폭발의 위험성이 존재한다. 본 논문에서는 추진시험설비의 사고피해영향분석 및 리스크 감소방안을 수립하기 위하여, 테스트 스텐드에서의 추진제 누설사고 시나리오를 가정하고, TNT당량모델 실험식을 적용하여 폭발과압에 대한 사고피해영향을 분석하였고, 추진시험설비의 안전성 확보를 위한 리스크 감소방안에 대하여 기술적, 제도적, 관리적 안전대책에 대하여 제시하였다.
로켓엔진을 시동할 때 사용하는 터보펌프 시동기를 개발하기 위한 개발로직을 검토하고 기초실험을 통해 요구조건과 설계인자의 적용범위를 도출하였다. 시동기에 사용하는 고체추진제인 AN계 복합추진제는 고-에너지의 가소제와 냉각제를 사용하고 상온에서 AN의 상변화에 따른 급격한 부피변화를 완화하는 상안정화를 적용하였다. 시동기 설계를 위한 기초실험을 통해 추진제의 연소속도는 $0.2{\sim}0.3\;mm/s$ 이며 압력지수는 $0.3{\sim}0.6$ 범위인 경우 충분한 안정성을 확보함을 확인하였다. 신뢰성 있게 파이로 시동기를 작동하기 위해서는 점화에너지의 크기 및 점화에너지 전달방법이 중요하였으며, 선정한 AN계 복합추진제의 안정한 점화를 위한 화염온도의 하한한계는 1400 K로 평가되었다.
발사체의 상단에 사용되는 여러 가지 싸이클의 특성을 조사한 뒤, 그 중 가스발생기 후연소 싸이클 엔진의 특성을 살펴보았다. 발사체 상단에 사용되는 엔진은 추진제와 싸이클의 특성상 연소압-확장비 다이어그램에서 크게 3그룹으로 나뉘어 진다. 영역 II에 위치한 케로신 엔진은 모두 가스발생기 후연소 싸이클 엔진으로서 높은 압력과 복잡한 구조를 하고 있다. 이 싸이클은 그 특성상 2개 이상의 펌프를 사용한다. 즉, 연료라인을 둘로 분기하여 보다 높은 압력이 요구되는 가스발생기 라인에는 2차 펌프를 두어 좀 더 가압을 하여 보다 효율적인 파워사용이 가능하다. 기본적으로 모든 산화제는 가스발생기를 지나 연소기로 향하기 때문에 2차 펌프의 필요성이 줄어들지만 여러가지 이유로 주펌프 이전에 부스터 펌프를 두어 주산화제 펌프의 부담을 덜어주는 경우가 많다. 폐쇄형 엔진은 그 특성상 엔진 비추력 효율이 개방형 엔진보다 상대적으로 높기 때문에 상단엔진에 적합하다.
FTA지각생으로 불리던 우리나라도 FTA추진 논의가 활발하다. 작년 2월 FTA국회 비준 이후 싱가폴, 일본, ASEAN, EFTA 등 여러나라와 FTA관련협상을 추진 중이며 싱가폴의 경우에는 작년 11월 ASEAN +3 정상회담을 계기로 양국정상이 사실상 협상타결을 선언하였다. 종전에는 대부분의 나라들이 자유무역협정(FTA), 지역무역협정(RTA), 특혜무역협정(PTA) 지역주의 등 명칭은 다양하지만 FTA로 대표되는 지역주의를 다자간 자유무역체제의 보완적인 통상정책수단으로 간주하는 경향이 있었다. 그러나, 최근에는 FTA추진이 WTO 체제를 보조하는 통상정책수단이라기 보다는 WTO로 대표되는 다자간교역질서와 병립하는 통상질서로 보는 추세가 점점 나타나고 있다. 대외의존도가 높은 우리나라도 FTA를 통하여 개방정책을 추진할 필요성은 있으나 FTA의 추진시 농업 등 취약산업의 구조조정이 문제가 될 수 있다. 이글에서는 FTA가 WTO로 대표되는 다자간 무역체제와 구분되는 특징과 최근 국제적인 FTA추진동향을 짚어보고 우리나라의 FTA추진 현황과 문제점 특히, 우리나라가 제일 먼저 추진한 한$\cdot$칠레FTA 관련한 문제점을 중심으로 설명하고 최근의 FTA추진이 우리나라 농업에 대한 영향에 대해서 간략하게 평가하고 FTA추진에 대한 대응방안을 이야기 하는 순서로 글을 전개하고자 한다.
1995년 5원 31일에 단군이래 최대의 개혁이라고 언론 매체들이 보도할 정도로 혁신적인 교육정책이 발표되었다. 또, 1996년 2월 9일에는 2차 교육 개혁안이 제시되었다. 이런 정책들이 추진되면서 우리나라 대학교육체계가 크게 변화하고 있다. 그 중에서도 학부제의 도입이 대학의 학사제도 개혁에서 최대의 관심사가 되고 있다. 1995년 말에 우리 나라 전대학의 1/3이 넘는 64개 대학이 96학년도부터 학부제를 추진하겠다고 발표하였다. 그러나 대학의 다양화와 자율성이 강조되면서 학부제에는 통일된 모형이 없으며 다양한 모습으로 학부제가 구성되고 있다. 특히 산업공학은 학문의 특성상 인접 학문이 다양하므로 학부제를 구성할 때 소속될 학부의 선택을 어렵게 하고있다. 앞으로 수년 내에 대학 지원 예정자들의 자연 감소와 대학 교육에 대한 사회적인 인식의 변화로 대학 교육 산업에도 소비자 중심시대가 도래하게 된다. 따라서, 학부제의 도입시에 산업공학의 소속과 역할도 소비자 중심 시대에 적합하게 결정되어야 할 것이다. 교육 서비스의 직접 소비자인 대학 입학생들에게 자유로운 전공 선택권을 갖게 하고, 교육 서비스의 간접 소비자인 기업에는 복합 학문의 기술 인력을 제공할 수 있는 학부제의 모형을 제시한다.
재생냉각방식을 사용하는 액체추진제 로켓엔진의 열 전달과정이 전산모사 되었다. 연소가스로부터 연소실 벽으로 전달되는 열 전달과정은 가스측 열 전달이라 한다. 이 열은 그을음과 연소실 금속벽을 통해 반경방향으로 전도되어 냉각제로 전달된다. 최종적으로, 이 열은 연소실 벽에 있는 통로를 따라 흐르는 냉각제에 대류전달된다. 본 연구에서는 위의 3가지 열전달량이 같은 크기임에 착안하여 냉각제측 벽 온도, 가스측 벽 온도, 열전달량을 결정한다. 냉각제 유동통로갯수 및 형상(높이, 폭), 연소실 및 노즐 외부형상(크기), 산화제 및 연료 물성치, 냉각제 물성치, 산화제/연료 혼합비, 냉각제 주입온도, 연소실 및 노즐 벽면 상에 연소시 생기는 그을음 두께가 주어지면 연소실 축방향에 따른 반경방향 온도분포 및 열 전달 량의 합리적인 수치 결과가 얻어진다.
케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소방식 액체엔진용 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 설계점에서 연소시험을 수행하였다. 설계된 산화제 과잉 예연소기는 산화제 일부와 연료를 혼합헤드를 통해 연소실에 공급하여 연소시키고 나머지 산화제를 연소실 재생냉각채널을 거쳐 연소실 중앙의 분사공을 통해 연소실로 주입하여 기화시키는 형태로 최종적으로 연소압 20 MPa, 혼합비 60에서 작동한다. 혼합헤드에는 단일 와류형 분사기를 벌집형태로 배열하였으며 가스 온도 균일성 향상과 연소 안정성 향상을 위한 혼합링과 터빈까지의 배관을 고려한 노즐을 장착하였다. 설계점 연소시험에서 산화제 과잉 예연소기는 높은 연소 안정성과 생성가스의 균일한 온도분포를 보였다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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