• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2002년도 제18회 학술발표대회 논문초록집
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• pp.59-59
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• 2002

램제트 추진기관은 압축과정을 별도의 부품 없이 형상에 의해서 감속하여 연소 압력비를 얻는다. 따라서 구동 마하수와 형상에 의해 흡입과정의 압축 효율이 결정된다. 설계점은 충분한 유량을 확보 할 수 있는 유량과 충격파 각을 조절하여 전압력 손실을 줄이도록 고려되어야 한다. 또한 연소가 일어나면 연소실 압력이 배압으로 작용하고 비행시에 받음각은 변하므로 이에 따른 성능 분석도 고려 되어야 할 사항이다. 본 연구는 국내에서 실험한 형상에 대해 수치계산을 수행하여 코드의 검증과 아울러 램제트 유동장의 수치적 시뮬레이션도 설계단계에서 하나의 도구로 이용할 수 있음을 보여준다. 실험에서는 배압 조건을 얻기 위해 유동 블록키지를 유로 내에 두어 상응하는 배압을 얻었지만 본 계산에서는 압력 경계조건을 직접 사용하였다. 유동이 비정상 특성을 가지므로 시간 정확도를 이차로 가지도록 이중시간 전진법을 사용하였다. 사용한 압력비는 충격파가 카울 끝에 닿는 임계상태에 가까운 12, 13, 14에 대해 계산을 수행하였고 부스터모드로 흡입구 끝이 막혀 있다가 램제트 모드로 바뀌어 연소실 압력이 위의 압력비라고 가정할 때의 비정상 천이 과정을 계산해 보았다. 본 계산은 흡입구 부분만을 떼어놓고 적절한 가정 하에 수행되었지만 연소실 내부도 비정상 특성을 가지므로 흡입구와 연소실을 동시에 같이 계산해야한다. 추후에 전체적인 계산을 진행하기 위한 전 단계로 흡입구 계산만을 수행하여 실험과 잘 일치하는 계산 결과를 얻었고 전체 계산을 위한 연구는 진행 중에 있다.

• 한국항공우주학회지
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• 제30권1호
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• pp.9-19
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• 2002

AUSMPW+의 해의 정확성은 음속의 정의와 밀접한 관계가 있다. 아음속, 천음속 그리고 초음속 유동 영역에서 제어면의 음속의 해의 정확성에 어떠한 영향을 미치는지 살펴보았다. AUSMPW+에서 정의된 음속의 특징은 충격파 포착시 정확성 향상과 엔트로피 조건을 만족시키기 위한 팽창충격과 현상을 제거로 요약될 수 있다. 수학적 증명과 수치실험을 통해 이를 확인할 수 있었다. 그리고 반응 기체로 확장하여 평형, 비평형 기체에 대해서도 충격파를 정확하게 포착할 수 있는 음속을 제시하였고 이를 여러 가지 수치 실험을 통해 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제25권3호
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• pp.1-13
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• 2021

추력이 최적화된 노즐의 초음속 유동장에 대한 노즐벽면각도의 영향이 수치해석적으로 조사되었다. 30톤급 로켓엔진의 연소기와 작동조건이 최적노즐형상을 조사하기 위하여 선택되었다. 연소생성물의 노즐유동은 케로신-액체산소의 이동평형계산에 의해서 구현되었다. 노즐벽면 각도의 변화는 내부충격파 및 2차 충격파의 발달형태를 다르게 유도하였다. 내부충격파가 노즐출구에서 특정위치에 있을 때 최적노즐이 얻어졌다. 최적노즐에 대한 노즐벽면 각도들은 충격파를 고려하지 않고 얻어진 최적노즐 형상과 매우 유사하게 얻어졌다.

• 한국항공우주학회지
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• 제50권5호
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• pp.297-308
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• 2022

극초음속 영역에서 운용되는 대부분의 극초음속 공기흡입(Air-breathing) 비행체들에 스크램제트 엔진이 탑재되고 있다. 스크램제트(Scramjet) 엔진에서는 일반적인 가스터빈 엔진의 압축기 역할을 흡입구에서 발생하는 충격파가 대신 수행하기 때문에 충격파에 의한 전압력 손실이 매우 중요하게 여겨진다. 본 연구에서는 전압력 손실을 최소화하기 위해 등엔트로피 압축면을 적용한 외부 압축형 흡입구의 설계법을 제시하고, 동일한 조건의 Busemann 흡입구와 3개의 cone 각도를 가지는 외부 압축형 흡입구를 설계하였다. 이후 전산해석을 통해 비설계 조건에 대한 성능 특성을 비교하였다. 각 흡입구 형상은 3단 외부 압축형 흡입구의 길이에 맞춰 truncation을 진행하였으며, 경계층 보정을 수행하였다. 등엔트로피 외부 압축형 흡입구는 3단 외부 압축형 흡입구에 비해 설계점에서는 우수한 성능을 보였으나 일부 비설계 조건에서는 3단 외부 압축형보다 성능이 저하되는 현상이 발생하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제35권1호
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• pp.27-32
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• 2007

본 논문에서는 초음속 제트로부터 유발되는 소음의 특성을 실험적으로 분석하고, 기존의 소음예측식을 사용하여 비교해 봄으로서 예측식의 적용가능 범위를 살펴보았다. 실험을 위하여 제작된 초음속제트 발생장치의 출구마하수를 측정하기 위하여 정체실의 온도, 압력과 함께 피토 튜브를 이용하였고, 결과를 쉐도우 그래프 가시화 방법을 사용하여 얻은 결과와 비교하였다. 제트소음의 스펙트럼을 관찰한 결과, 불완전 팽창의 제트 유동에서 발생하는 충격파 관련 소음인 광대역 소음과 스크리치 톤 소음의 경향이 나타는 것을 확인 할 수 있었다. 아음속 조건에서는 큰 난류 구조에 의해 발생되는 난류 혼합 소음에 의하여 흐름방향으로 강한 방향성을 나타내었고, 초음속 조건에서는 충격파 관련 소음이 흐름의 상류 방향으로도 강하게 전파됨을 확인 하였다. 그리고 제트 엔진의 소음 예측 프로그램인 ARP876D 코드를 이용하여 실험에서 측정한 스펙트럼과 비교해 본 결과 아음속 영역에서보다는 초음속 영역에서 더 좋은 결과를 보였다.

• 지구물리와물리탐사
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• 제3권3호
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• pp.94-100
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• 2000

금속 물체의 내부 상태를 조사하기 위하여 사용되고 있는 여러 가지 비파괴 조사법들은 콘크리트 재료의 불균질성으로 인하여 콘크리트 물체에의 적용에는 한계가 있다 충격반향법은 물성의 변화가 존재하는 경계면이나 결함 부위에서 반사되는 탄성파의 공진 주파수를 이용하는 비파괴 조사법으로서 콘크리트 구조물의 내부 상태를 파악하기 위하여 활용될 수 있다. 본 연구에서는 충격반향법의 현장 적용을 위한 자료획득 시스템을 구축하였고 여러 가지 조건하에서 현장 시험을 수행하였다. 콘크리트 구조물의 두께 및 결함, 공동 존재 여부, 옹벽 뒷채움 상태와 터널 라이닝의 두께 및 결함, 그리고 활주로의 포장 두께 및 결함등의 조사를 위하여 충격반향법을 적용하였다. $10\%$ 이하의 오차 범위내에서 결과를 제공함으로써 충격반향법의 토목분야에서의 활용 가능성이 입증되었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2005년도 제24회 춘계학술대회논문집
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• pp.281-287
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• 2005

연소불안정에서 흔히 수반되는 충격파와 한계사이클 같은 비선형적 거동을 수치해석을 통해 고찰하였다. 공진관에 가해진 초기 압력교란이 충격파로 천이되는 과정을 해석함으로서 비선형 음향특성에 대한 이해를 돕는 동시에 수치해석기법의 정확성을 검증하였다. ${\eta}-{\tau}$ 연소응답모델을 이용한 SSME의 해석결과는 선형불안정 영역에서 한계사이클의 특성은 연소파라미터와 작동조건에 의존할 뿐 초기 교란의 특성과는 무관함을 밝혔다. 또한 1.5 MW급 가스발생기의 개발 과정에서 겪은 연소불안정 문제에 적용하여 예측된 안정성 경향을 연소시험 결과와 비교함으로서, 향후 수치해석을 통한 연소불안정 예측기법에 대해 가능성을 확인하는 동시에 향후 연구방향을 모색하였다.

• 대한기계학회논문집B
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• 제36권3호
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• pp.315-324
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• 2012

본 연구는 가연성 기체로서 에틸렌-공기 혼합물로 채워져 있는 관에서 장애물과 굽은 관에 의한 지형적 효과에 따라 변화하는 충격파와 화염의 상호 작용, 화염 가속, 연소폭발천이 현상을 수치적으로 살펴보았다. 여기서 사용되는 모델은 지배방정식으로 Navier-Stokes 방정식과 경계조건 처리 방법으로 ghost fluid 기법을 사용하였으며 지형적 영향을 달리한 여러 모델링을 통하여 화염과 강한 충격파의 충돌에 의한 열점 생성과 화염 전파의 지연 혹은 가속 현상을 확인하였다. 추가적으로 평균 화학적 에너지 발생률이 대략 20 MJ/($g{\bullet}s$)에서 폭굉으로 천이한다는 사실을 확인하였다. 그리고 동일 위치 열점 생성에도 불구하고 폭굉의 발생 시기가 반응물의 부재와 화염면 전방의 온도와 압력 차에 의해 지연될 수 있음을 확인하였다.

• 한국항공우주학회지
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• 제38권9호
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• pp.856-861
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• 2010

본 연구에서는 하이브리드 과학로켓의 공력특성을 파악하고 정적 세로 안정성에 대한 판단을 하기 위해서 초음속 풍동실험을 하였다. 과학로켓의 10% 축소모델에 대해서 마하수 1.75~2.5, 받음각 $0^{\circ}{\sim}6^{\circ}$의 조건에서 실험을 수행하였으며, 4분력 내장형 밸런스를 사용하여 실험모델의 공력과 모멘트를 측정하였다. 측정된 자료를 바탕으로 로켓의 안정성을 판단하였으며, 로켓의 길이효과를 분석하기 위하여 길이가 다른 3개의 모델에 대하여 실험을 수행하였다. 또한, 쉴리렌 광학장치를 이용하여 초음속 비행 시 발생하는 충격파를 가시화하고 속도 및 받음각 변화에 따른 충격파의 변화를 관찰하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.177-180
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• 2010

고압관, 가압관, 발사관으로 구성된 Ballistic Range의 일종인 2단식 경가스 총을 사용하여 초음속 액체 제트의 분무 특성을 연구하였다. 135 bar의 압축공기는 고압관과 가압관 사이에 OHP필름으로 구성된 격막을 파열시킨 후 가압관의 발사체를 약 250 m/s의 속도로 가속하였다. 가속된 발사체는 액체 저장부에 충돌하여 액체를 초고압으로 가압한 후 초음속으로 분사시키며, 특히 초음속 액체 제트는 미립화된 다중 제트의 형태를 나타내고 액체 제트 전방 영역에서 충격파를 수반한다. 다양한 분사 노즐의 기하학적 형상에 대한 분무시험결과 초음속 액체 제트의 속도와 충격파 각도가 각각 다르게 생성되었으며, L/d가 9.9, 11.9, 23.8의 조건에 대하여 L/d가 23.8의 경우에 액체 제트의 분사속도가 마하수 1.53으로 가장 낮게 측정되었다.