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논문 상세정보

초록

로켓추진기관에 있어 과산화수소는 단일추진제와 이종추진제의 산화제로 사용되어 왔다. 과산화수소는 추력기용으로 사용된 최초의 단일추진제였으나, 후에 보다 비추력이 높고 저장성이 좋은 하이드라진으로 대체되었고, 터보펌프 구동용으로는 여전히 사용되어지고 있다. 이종추진제의 산화제로서는 1970년대까지 사용되었다. 1990년대에 들어서 저비용, 친환경적인 개발이 중요하게 대두되면서 과산화수소는 다시 개발자들의 관심의 대상이 되었다. 과산화수소의 저장성능이 과거에 비해 크게 개선되었으며, 케로신/과산화수소를 추진제 조합으로 사용하는 경우 케로신/액체산소를 사용하는 경우에 비하여 가속성능은 다소 떨어지나, 높은 추진제밀도와 O/F 비로 인하여 유사한 가속성능을 얻을 수 있으며, 연소생성물 역시 더욱 청정하였다.

Abstract

In the field of rocket propulsion system hydrogen peroxide has been used as mono-propellant and as the oxidizer of bi-propellants. At the beginning, hydrogen peroxide was used as mono-propellant for thrusters, but later it had been replaced by hydrazine, which has better specific impulse and storability. On the other hand, to drive turbo-pumps, hydrogen peroxide is still being utilized. As the oxidizer of bi-propellants it was used until 1970's and from 1990's hydrogen peroxide once again got back to developer's interest, because one of the recent development purposes of rocket propulsion system is low-cost and ecologically-clean. Until now the storability of hydrogen peroxide has been remarkably improved. The combination of Kerosene/$H_2O_2$ also shows similar accelerating performance to Kerosene/$LO_x$ combination because of higher propellant density and higher O/F ratio, even though the propulsion performance is not as good as the combination of Kerosene/$LO_x$. Moreover, its combustion products are much cleaner than Kerosene/$LO_x$ combination.

질의응답 

키워드에 따른 질의응답 제공
핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
로켓추진기관
로켓추진기관이란 어떤 기관을 일컫는가?
제트추진기관(혹은 반동추진기관)중에서도 모든 추진제를 기체 내에 가지고 있는 기관

“로켓추진기관”은 제트추진기관(혹은 반동추진기관)중에서도 모든 추진제를 기체 내에 가지고 있는 기관을 말하며, 비행체 내에 연료만을 탑재하고 산화제를 외부로부터 얻는, 즉 공기를 흡입하여 연료와 혼합, 연소 후 반작용력을 발생시키는 공기흡입식추진기관(혹은 덕트추진기관)과 구별된다. 로켓추진기관은 공기흡입식추진기관에 비하여 월등히 떨어지는 비추력을 보이지만, 모든 추진제를 자체적으로 보유하고 있어 공기가 없는 물속은 물론, 진공상태의 우주에서도 추진력을 얻을 수 있다.

액체로켓추진기관
액체로켓추진기관이 우주비행에 더 주목받은 이유는 무엇인가?
고체로켓추진기관보다는 비추력이 좀 더 높고, 추력 조절이 용이한 액체로켓추진기관이 우주비행에 더 적합함이 밝혀졌다

수백 년간 인류는 고체상태의 연료와 산화제를 혼합한 고체로켓추진기관을 사용하여 왔으며, 그 용도는 주로 불꽃놀이 등의 유희에 이용되었고, 일부는 군사적 목적으로 사용되기도 하였다. 19세기 말에 접어들면서 우주로 진출하기 위한 보다 구체적인 연구가 시작되었고, 고체로켓추진기관보다는 비추력이 좀 더 높고, 추력 조절이 용이한 액체로켓추진기관이 우주비행에 더 적합함이 밝혀졌다. 이후 독일, 러시아, 미국, 프랑스 등을 중심으로 많은 연구가 시작되었고, 불과 100여 년에 불구한 액체로켓추진기관의 역사 동안 많은 로켓개발자들이 보다 적합한 추진제를 찾기 위한 많은 노력을 경주하였다.

과산화수소 시스템
과산화수소 시스템이 자연환경에 갖는 이점은 무엇이 있는가?
그동안 문제시되었던 자연분해가 크게 개선되었고, 케로신/액체산소 조합에 비해 친환경적이라는 점도 주요 장점 중 하나이다.

이로 인하여 엔진부의 유공압 제어요소가 감소한다는 점 등은 과산화수소 시스템이 성능 면이나 신뢰도 면에서 기존 시스템에 크게 뒤지지 않는다는 점을 보여주고 있다. 또한 그동안 문제시되었던 자연분해가 크게 개선되었고, 케로신/액체산소 조합에 비해 친환경적이라는 점도 주요 장점 중 하나이다.

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참고문헌 (19)

  1. G. P. Sutton, "History of Liquid Propellant Rocket Engines", AIAA, 2006. 
  2. 홍용식, “우주추진공학", 청문각, 1990. 
  3. M. C. Ventura and P. Mullens, "The Use of Hydrogen Peroxide for Propulsion and Power", AIAA-99-2880. 
  4. M. C. Ventura, "Long Term Storability of Hydrogen Peroxide", AIAA-2005-4551 
  5. M. C. Ventura, E. Wernimont, S. D. Heister and S. Yuan, "Rocket Grade Hydrogen Peroxide (RGHP) for use in Propulsion and Power Devices - Historical Discussion of Hazards", AIAA-2007 -5468 
  6. Д. А. Полухин, Н. Н. Миркин, В. М. О рещенко, Г. Л. Усов под редакцией акаде мика В. Н. Челомея,"Пневмо-гидравлическ ие системы двигательных установок с жи дкостными ракетными двигателями", Мос ква, Машиностроение, 1978 
  7. http://www.v2rocket.com 
  8. http://www.astronautix.com 
  9. Г. Г. Гахун, В. И. Баулин, В. А. Волод ин, "Конструкция и Проектирование Жидк остных Ракетных Двигателей", Москва, М ашиностроение, 1989 
  10. I-S Chang, "Overview of World Space Launch Vehicles", AIAA-5601-532 
  11. http://www.fathom.com/course/21701717/ 
  12. C. N. Hill, "A Vertical Empire: The History of the UK Rocket and Space Programme, 1950-1971", Imperial College Press, 2001. 
  13. E. Wernimont, M. C. Ventura, G. Garboden and P. Mullens, "Past and Present Uses of Rocket Grade Hydrogen Peroxide", (unknown source) 
  14. А. В. Болгарский, В. К. Щукин, "Рабо чие Процессы в Жидкостно-реактивных д вигателях", Государственное Издательство Оборонной Промышленности, Москва, 1953 
  15. S. Gordon and B. J. McBride, "Computer Program for Calculation of Complex Chemical Equilibrium Compositions and Applications", NASA-RP-1311, 1994(part 1) and 1996(part 2) 
  16. S. S. Pietrobon, "High Density Liquid Rocket Boosters for the Space Shuttle", Journal of the British Interplanetrary Society, vol. 52, pp.163-168, May/June, 1999. 
  17. M. C. Ventura and E. Werimont, "History of the Reaction Motors Super Performance 90% H2O2/Kerosene LR-40 Rocket Engine", AIAA-01-3838. 
  18. K. N. Butler, "The Flight-Proven AR2-3 Rocket Engine and Future Applications", PERC, 1998. 
  19. "Двигатели 1944-2000", АКС-Конверса лт, Москва, 2000. 

이 논문을 인용한 문헌 (5)

  1. 조성권, 안성용, 김종학, 윤호성, 권세진 2010. "분해된 과산화수소와 케로신을 이용한 1,200 N 급 이원추진제 로켓 엔진의 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 14(6): 69~78 
  2. 안성용, 김종학, 윤호성, 권세진 2010. "발사체 자세제어 적용을 위한 고추력 과산화수소 단일추진제 추력기 개발" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 14(1): 1~10 
  3. 전준수, 이양석, 김영문, 최유리, 고영성, 김유, 김선진 2010. "액체로켓엔진 산화제로서의 과산화수소 공급계 구축에 관한 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 14(2): 63~70 
  4. 채병찬, 이양석, 전준수, 고영성 2011. "과산화수소/케로신을 사용하는 액체로켓엔진의 촉매 점화기 설계에 관한 연구" 한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, 15(6): 56~62 
  5. Hong, Deuk-Eui, Ryu, Ga-Ram, Lee, Kwon-Hee, Han, Seung-Ho 2013. "Performance Evaluation of a Vane Motor Driven by Liquefied Hydrogen Peroxide" International journal of precision engineering and manufacturing, 14(7): 1163~1167 

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