[논문]램제트 연료 적용을 위한 보론의 연소에 대한 고찰

이태호; 이창환

doi:10.6108/kspe.2015.19.6.072

램제트 연료 적용을 위한 보론의 연소에 대한 고찰
A Study of the Boron Combustion for the Purpose of the Application for the Ramjet Fuel 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.19 no.6, 2015년, pp.72 - 80

이태호 (ReSeat Program, Korea Institute of Science and Technology Information) , 이창환 (Informetrics Research Team, Korea Institute of Science and Technology Information)

초록
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최근 기존의 통상적인 추진기관에서 새로이 공기 흡입 추진기관에 대한 관심이 커지고 있으며, 우리나라에서도 고체 램제트에 관한 기초 연구도 수행되는 등, 이 분야의 연구개발이 활발히 진행되고 있다. 고체 램제트의 연료에는 보론의 높은 열량 때문에 적용되고 있는데, 이 보론은 복잡한 연소 특성을 가지고 있어 이에 대한 연구도 많이 수행되어 오고 있다. 본 조사에서는, 램제트 연료 적용을 위하여 이러한 보론의 연소 특성을, 연구 개발되어 발표된 논문을 중심으로 하여 작성하였다.

Abstract ▼ AI-Helper

Recently air breathing propulsion system is much interested in relatively comparing to the conventional chemical propulsion, and the R&D of this area is performed much more including the basic research of the solid ramjet in our country. The boron is applied to the solid fuel because of its high heating value, but it has a complicated combustion characteristics. therefore many researches have been studied in this area. In this paper the combustion characteristics of the boron have been investigated through the published papers for the purpose of the ramjet fuel application.

주제어

AI 본문요약
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성능/효과

또 보론 원소가 무게로 50%에 헬륨이 00%일때 엔진의 비추력은 651초인데 비하여 헬륨이 40%가 되면 비추력은 522초이었다. 헬륨이 40%로 추가되면 보론 엔진의 성능은 낮은 O/F에서 매우 낮고, O/F 비가 큰 경우에는 헬륨 추가에 성능은 덜 민감하였다.
이상 살펴본 바와 같이 보론은 높은 발열량을 가지고 있어 추진제 연료에 적용하는데 효과적인 원료이며 조사된 바대로 70% 까지도 사용할 수 있다고 되어있으나, 후술하는 것처럼 연소실 내의 산화보론 포화압력을 고려하여야 한다. 아울러 연소 메커니즘에 나타나는 특성을 고려하여 가급적 점화지연이나 1단계 연소과정이 빠르게 지나도록 연소실의 온도가 높게 형성되는 조성과 압력이 필요하다.
또 보론 원소가 무게로 50%에 헬륨이 00%일때 엔진의 비추력은 651초인데 비하여 헬륨이 40%가 되면 비추력은 522초이었다. 헬륨이 40%로 추가되면 보론 엔진의 성능은 낮은 O/F에서 매우 낮고, O/F 비가 큰 경우에는 헬륨 추가에 성능은 덜 민감하였다. Fig.

후속연구

이와 같이 보론에 대한 연소는 보론 입자의 연소 메커니즘에서 연소실에서의 열역학적 고려에 이르기까지 다양한 연구가 수행되고 있으며, 램제트나 덕티드 로켓을 위한 실험을 통한 연소 효율 연구 또한 미국, 프랑스, 독일 이스라엘 등에서 활발히 수행되며, 발표되고 있다. 그러나 우리나라의 보론 연료에 대한 연구 개발은 매우 미미한 상황으로 최근에서야 학계 일부에서 기초 연구 차원에서 수행되고 있고, 보론 비드를 포함하는 과 연료추진제에 대한 특성 연구가 일부 시도되고 있으나, 세계 여러 나라의 연구 개발과 비교할 때 좀 더 다양한 연구 개발이 필요할 것으로 보인다. 특히 고체 램제트 개발이 필연적으로 보여 이 분야의 연구 개발이 중요할 것으로 보인다.
한편, 러시아에서는 이를 이용한 무기 체계가 이미 1960 년대에 실전에 적용된 바 있고, 유럽의 Meteor와 미국의 Supersonic Sea Skimming Target(SSST)용은 이미 실용화 되어 있다. 이러한 공기흡입 추진기관 연료에 적용, 또는 적용이 예상되는 보론 입자의 연소 특성에 대한 세계 여러 나라의 연구 개발 현황을 조사 분석함으로서 앞으로 예상되는 국내의 고체 램제트 또는 덕티드 로켓 연료의 개발에 기본 자료로, 활용되기를 기대하며 본 조사를 수행하였다.

질의응답

핵심어	질문	논문에서 추출한 답변
	고체 램제트나 덕티드 로켓 연구개발에 관심을 갖고 있는 나라는?	공개 문헌상에 나타난 것으로 보면, 고체 램제트나 덕티드 로켓 연구개발에 관심을 갖고 있는 나라는 미국을 필두로, 러시아, 중국, 타이완, 프랑스, 독일, 이스라엘, 네덜란드, 스웨덴 인도 등으로 국방 연구에 관심을 갖고 있는 나라는 모두 포함되어 있으며, 실험 결과도 미국, 프랑스, 독일, 이스라엘, 네덜란드 등에서 발표되고 있다[5-11]. 한편, 러시아에서는 이를 이용한 무기 체계가 이미 1960 년대에 실전에 적용된 바 있고, 유럽의 Meteor와 미국의 Supersonic Sea Skimming Target(SSST)용은 이미 실용화 되어 있다.
	추진기관의 고체 연료의 특징은?	추진기관의 고체 연료에는 산화제 성분이 70-80%나 포함되어 있어, 연료 효율 면으로 보면 매우 비효율적이지만 이는 태생적인 것으로 생각되어 왔다. 그러나 근년에 이러한 한계를 극복하고자 생겨난 것이 공기 흡입추진기관으로 램제트 또는 덕티드 로켓이다.
	추진기관의 고체 연료의 한계를 극복하기 위해 생겨난 것은 무엇인가?	추진기관의 고체 연료에는 산화제 성분이 70-80%나 포함되어 있어, 연료 효율 면으로 보면 매우 비효율적이지만 이는 태생적인 것으로 생각되어 왔다. 그러나 근년에 이러한 한계를 극복하고자 생겨난 것이 공기 흡입추진기관으로 램제트 또는 덕티드 로켓이다. 여기에 사용되는 고체연료는 주성분인 HTPB에 비추력을 높이기 위하여 금속 입자를 가미하여 사용하는 것이 보통인데[1,2], 기존의 고체 추진기관 추진제에서 주로 사용되던 알루미늄 입자 대신에 보론 입자가 선호되고 있다.

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저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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