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문제 정의
- 여러 유형의 교반기가 존재하지만 젤 분무 및 젤 연소 기초 연구에 필요한 젤 연료의 제작에 요구되는 혼합방법에 대한 문헌은 제한적이다. 따라서 본 연구에서는 교반기가 작동매체에 물리적으로 접촉되는 방법과 접촉되지 않는 방법을 모두 사용하여 혼합방법에 따른 젤의 유변학적 특성을 보고자 하였다.
- 본 연구는 제작된 젤 연료들의 정성적인 젤화 여부를 판단하는데 초점을 맞춘 만큼, 젤 연료의 유변학 모델로서 간단하지만 폭넓은 전단률 범위에서 사용가능한 power-law model을 채택하기로 하였다.
- 본 연구에서는 SiO2 계열 무기계 젤화제로 알려져 있는 AerosilⓇ R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료들을 제작하였으며 젤화제 종류에 따른 젤 연료의 유변학적 특성을 살펴보았다. 비 뉴튼 전단박화 유체 여부를 판단하기 위해 power-law model을 기반으로 젤화 여부를 확인하였으며 젤화제 함유량 변화(2%wt, 5%wt, 7%wt)에 따른 전단박화 효과를 파악하였다.
- 국내에서 수행중인 젤 추진제 관련 연구들은 대부분 모사젤 추진제를 이용한 분무 특성[14]과 인젝터 형상에 따른 유동특성[9, 10]에 집중되어 있는 실정이며 실제 젤 연료의 제작과 관련된 국내 연구는 현재까지 알려진 바로는 미미하다. 본 연구에서는 SiO2 계열 젤화제로 알려진 AerosilⓇ R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료들을 제작하였으며 젤화제 종류에 따른 젤 연료의 유변학적 특성을 파악하고자 한다. 비 뉴튼 전단박화 유체 여부를 판단하기 위해 측정된 유변학적 상태량을 기반으로 젤화 여부를 확인하였으며 젤화제 함유량에 따른 vortex 혼합법과 수동 혼합법 간의 차이점을 고찰하여 젤 혼합법에 대한 기초 자료를 확보하고자 한다.
- 본 연구에서는 cone & plate 점도계를 사용하는 관계로 높은 정확도와 신뢰성 있는 데이터를 확보하기 위해 다소 낮은 전단률 범위 50~430 [1/s] 내에서 점성이 측정되었다.
- 본 연구에서는 SiO2 계열 젤화제로 알려진 AerosilⓇ R972, Silica 230, Silica 530을 사용하여 케로신 기반 젤 연료들을 제작하였으며 젤화제 종류에 따른 젤 연료의 유변학적 특성을 파악하고자 한다. 비 뉴튼 전단박화 유체 여부를 판단하기 위해 측정된 유변학적 상태량을 기반으로 젤화 여부를 확인하였으며 젤화제 함유량에 따른 vortex 혼합법과 수동 혼합법 간의 차이점을 고찰하여 젤 혼합법에 대한 기초 자료를 확보하고자 한다.
가설 설정
- 즉, 마이크로 크기의 Silica 230 보다는 나노 크기의 Aerosil 젤화제가 보다 수월한 균질의 혼합을 가능하게 하여 그 유변학적 특성이 혼합방법에 영향을 덜 받는 반면, Silica 230과 530의 경우는 점성계수가 두 혼합법에 따라 크게 차이가 날 수 있다는 것이다. 둘째, 본 연구에서 사용한 점도계는 회전점도계(rotational viscometer)로서 넓은 범위의 전단률(shear rate)을 고려 할 수 없다는 것이다. 즉, 최대 및 최소 전단률 범위의 정밀한 점성계수를 측정하기 위해서는 고가의 모세관점도계(capillary viscometer)가 추후 필요할 것으로 판단된다.
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