• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2008년 영문 학술대회
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• pp.255-259
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• 2008

This paper presents the spray characteristics of the oxidizer rich preburner injector which can be used in the high-thrust rocket system. We designed the basic shape of the liquid-liquid coaxial swirl injector for the rocket oxidizer rich preburner injection system. To understand the spray angle variation with the high pressure environment, the spray visualization in the high pressure chamber was preformed. Also we measured the droplet velocity, the Sauter Mean Diameter(SMD), the volume flux and the number density with the PDPA system by using water in atmospheric pressure. The results show that the spray angle is reduced by increasing ambient pressure and maximum droplet velocity is shown from a nozzle tip and then the droplet velocity decreases as a spray moves to the downstream. The SMD decreases on the axial distance from 20 mm to 50 mm but it increases over 50 mm. That is due to the increasing number of collision with each droplet and interaction with ambient air on going downstream direction.

• 한국추진공학회지
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• 제26권6호
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• pp.10-20
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• 2022

본 연구에서는 케로신 다단연소사이클 엔진용 예연소기를 설계하기 위해, 고압의 산화제 과잉 조건에서 예연소가스를 계산하고 냉각유로에서 극저온 유체의 복합열전달 및 수력 특성을 해석할 수 있는 설계코드를 개발하였다. 사용자 편의성과 범용성을 가진 오픈 소스 라이브러리 Cantera를 활용하였으며, 실제유체의 열역학/전달 상태량을 정확히 계산하기 위해 관련 소스 코드들을 새로 작성하여 Cantera에 추가하였다. 현재 예비설계 중인 100톤급 부스터 엔진용 예연소기에 적용하였으며, CFD 해석결과와 비교를 통해 설계코드로서의 예측 정확도와 활용성을 확인하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권1호
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• pp.89-96
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• 2013

산화제 과잉 예연소기의 연소안정성을 알아보기 위하여 예연소기의 각 부위에서 압력을 측정하였다. 압력측정은 정압센서와 동압센서를 모두 이용하여 이루어졌다. 이 때 사용된 정압센서와 동압센서의 해상도는 각각 최고 1000 Hz와 25,600 Hz이다. 예연소기의 정격압은 200 bar이나 위험을 줄이기 위하여 초기에는 80 bar로 낮추어 시험을 하였고 안정성이 확인된 이후 200 bar 시험을 실시하였다. 또한 모든 시험에서 점화충격을 줄이기 위하여 저압점화 후 연소압을 정격압력까지 올리는 2단 점화를 사용하였다. 시험은 최대 약 10초가량 실시되었으며 메인모드 진입 이후에는 연소압에 큰 변화 보이지 않았다. 연소압의 측정결과는 FFT를 통해 좀 더 심도 있게 분석되었으며 그 결과 예연소기의 연소안정성을 해할 만한 주파수의 커플링은 발견되지 않았다. 따라서 현재 개발되고 있는 예연소기는 향후 다단 연소사이클 엔진 연구에 활용할 수 있을 것으로 기대한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.614-615
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• 2010

단순화한 물리적 접근방법을 통해 산화제 과잉 예연소기 혼합헤드에서의 추진제 분포를 예측하였다. 혼합헤드는 와류형의 7개의 연료 분사기와 24개의 산화제 분사기가 벌집형태로 배열된 형태이며 혼합헤드에서의 혼합비는 15이다. 예측결과 혼합비 분포는 중심에서 약 9 정도를 보였으며 외각으로 갈수록 점점 커져 연소실 벽에서는 약 30 정도를 보였다.

• 항공우주기술
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• 제13권1호
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• pp.63-69
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• 2014

다단연소사이클 로켓엔진 개발의 일환으로 산화제 과잉 예연소기의 단독 연소시험이 수행되었다. 산화제 과잉 연소라는 특성상 비교적 투명한 상태의 후류를 볼 수 있었고, 예연소기 연소시험 중 배출되는 화염을 일반 캠코더와 열화상 캠코더를 이용하여 촬영하였으며, 이를 통해 화염의 형태와 온도분포 등을 관찰할 수 있었다. 배기 플룸 구조와 특성을 좀 더 명확히 파악하기 위하여 열유동 수치해석이 함께 수행하였다. 연소는 고려하지 않았으며, 배기가스와 주변공기의 혼합은 화학종 수송 모델을 사용하였고, 서로 다른 난류 모델을 적용하여 해석을 수행하였다. 시험과 해석 결과를 비교함으로서 플룸의 내부구조를 파악하였고, 적용된 해석모델의 타당성을 검증할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.106-109
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• 2012

케로신과 액체산소를 추진제로 하는 다단연소 사이클 액체엔진용 산화제 과잉 예연소기를 설계하여 점화시험을 수행하였다. 산화제 과잉 예연소기는 혼합비 60, 20 MPa의 연소압에서 작동하도록 설계되었다. 가압식 연소시험설비에서 안정적 점화를 위해 점화초기 추진제 유량을 변화시켜 점화특성을 비교하였다. 시험결과 점화초기 추진제 공급유량이 많을수록 점화지연시간이 짧아졌으며 점화강도도 높아졌다. 연소실 재생냉각채널 내의 산화제 온도 측정을 통해 점화 시 연소가스가 재생냉각채널로 유입됨을 확인할 수 있었다. 점화 시 발생한 연소가스가 재생냉각채널로 유입되어 재생냉각채널 내산화제 온도를 상승시켜 산화제 공급이 줄어들게 되어 점화지연을 야기한다. 추진제 공급유량이 많을 경우 재생냉각채널 내 산화제가 빠르게 냉각되어 연소실로 원활히 공급되면서 점화지연시간이 짧아진다.

• 한국추진공학회지
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• 제17권3호
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• pp.67-75
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• 2013

케로신-액체산소 로켓 엔진에 적용되는 산화제 과잉 예연소기의 냉각 성능 확인을 위한 수치 해석을 수행하였다. 예연소기 1차 연소구역을 상사하기 위하여 분사기 배열에 따른 혼합비를 바탕으로 연소가스 물성치를 계산하였고, 냉각제로서 채널을 흐르는 산소의 물성치는 실제기체 조건에 대하여 적용하였으며, 1차 연소구역과 냉각제로 쓰인 액체산소의 혼합과정은 다상혼합모델을 적용하였다. 수치 해석으로 계산된 결과를 연소시험과 비교하였으며, 이를 통하여 재생냉각 채널과 연소실에서의 물성 등을 정량적으로 파악할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.533-536
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• 2010

고성능 소형 액체로켓에 적용되는 산화제 과잉 예연소기의 시제품 제작을 수행하였다. 항공우주연구원에서 해석, 설계한 모델을 바탕으로 예연소기의 레이아웃을 설계하고 시제품 설계와 제작을 위해 수류시험용 평판 브레이징 시제품 제작 및 시험, 구조강도 시험용 헤드 시제품 제작 및 시험, 구조강도 시험용 채널 시제품 제작 및 시험 등을 진행하였다. 이러한 일련의 시험을 통해 예연소기 시제품을 설계하고 제작을 위한 세부사항을 확인하였으며, 이러한 노력을 통해 향후 고성능 액체로켓 개발을 위한 기술기반을 확립할 수 있으리라 사료된다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.65-69
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• 2012

산화제 과잉 예연소기의 연소시험을 통해 예연소기 각 부위에서 압력을 측정하였다. 측정결과는 FFT를 통해 주파수 해석이 이루어 졌으나 정압 센서의 한계로 인하여 250 Hz 이상의 주파수에는 자세한 연구가 이루어지지 못하였다. 정압 데이터 분석결과 30 Hz의 하모닉스가 연소압과 산소입구에서 관측되었다. 따라서 연소압의 변화는 O/F 변화로 인한 것으로 파악된다. 반면에 동압센서 신호를 살펴보면 정압센서에서 확연히 나타났던 주파수보다 훨씬 더 명확한 주파수가 보다 높은 Hz에서 관측되는 것을 알 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제22권1호
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• pp.52-57
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• 2018

본 논문에서는 9톤급 다단연소사이클 엔진용 산화제 과잉 예연소기 분사기 설계 및 수류 시험 결과에 대해 기술하고자 한다. 총 3 종류의 동축 와류 분사기를 설계하고 각 종류마다 12개의 분사기를 제작하였다. 연료 접선 홀 직경은 모두 동일하며, 산화제와 연료가 연소되어 발생하는 기체 산화제와 냉각 채널에서 배출되는 액체 산화제 모멘텀의 비에 따라 산화제 과잉 예연소기 분사기의 연소에 어떠한 영향이 있는지를 연구하기 위해 산화제 접선 홀의 직경을 다르게 제작하였다. 추후에 산화제 과잉 예연소기를 이용한 파워팩과 연소시험을 통해 검증될 예정이다. 수류 시험 결과, 연료 유량 및 산화제 접선 홀의 유량값은 설계 차압을 기준으로 목표 유량값에 도달하였다.