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초고속 비행체 냉각을 위한 연료의 흡열성능 개선용 성형촉매 적용연구
Improvement of Endothermic Characteristics with Catalyst Molding in Hypersonic Aircraft Cooling System 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.21 no.3, 2017년, pp.56 - 60  

현동훈 (Department of Chemical & Biological Engineering, Graduate School, Korea University) ,  이태호 (Department of Chemical & Biological Engineering, Graduate School, Korea University) ,  김성현 (Department of Chemical & Biological Engineering, Korea University) ,  정병훈 (Advanced Propulsion Technology Center, Agency for Defense Development) ,  한정식 (Advanced Propulsion Technology Center, Agency for Defense Development)

초록
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극초음속 비행체에서는 공기와의 마찰열과 엔진열의 증가로 기체 내부의 열적 부하가 발생한다. 이는 비행체 내부 구조물의 변형을 일으키고 오작동을 발생시킬 수 있다. 흡열연료는 액체 탄화수소 연료로 흡열반응을 통해 열을 흡수할 수 있는 연료이다. 본 연구에서는 exo-tetrahydrodicyclopentadiene을 모델연료로 선정하고 흡열 냉각 시스템에 제올라이트 촉매를 사용하여 흡열반응을 수행하였다. 세가지 형태로 촉매를 성형하여 각 형태별 흡열 성능 차이를 관찰하였다. 본 연구에서 바인더가 첨가된 촉매가 더 높은 흡열량과 전환율을 보였다. 생성물 분석 결과 바인더 첨가 촉매에서 방향족의 생성이 더 많은 것을 확인하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

In hypersonic aircraft, increase of aerodynamic heat and engine heat leads heat loads in airframe. It could lead structural change of aircraft's component and malfunctioning. Endothermic fuels are liquid hydrocarbon fuels which are able to absorb the heat load by undergoing endothermic reactions. In...

주제어

#극초음속 비행체   #흡열연료   #제올라이트  

AI 본문요약
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문제 정의

  • 따라서 본 연구에서는 시스템의 조건을 고정시키고 화학적 흡열인 반응열을 향상시키기 위해 촉매를 사용한 실험이 진행되었다. 본 연구의 목적은 성형된 제올라이트를 흡열반응에 적용하여 전환율 분석, 생성물 분석, 흡열량 측정을 통해 실제 비행체에 널리 사용되는 exo-THDCP의 흡열량 향상에 기여하는 것이다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
공냉각식 냉각법의 단점은 무엇인가 극초음속 비행체의 열 관리를 위한 냉각기술로는 공기를 이용한 공냉각식 냉각법과 액체 메탄이나 액체 수소와 같은 극저온 연료 사용법이 있다. 그러나 공냉각식 냉각법은 극초음속 비행에서 공기와의 마찰열을 더 증가시키고, 극저온 연료는 낮은 밀도로 인하여 저장을 위한 거대한 기계장치가 필요하고, 비용이나 안전 등의 문제가 있다[1]. 따라서 최근에는 극초음속 비행체 냉각을 위한 탄화수소형 흡열연료가 대안으로 주목받고 있다.
비행체의 온도가 상승하는 이유는 무엇인가 극초음속의 영역에서 비행체는 공기와의 마찰과 엔진에서 발생하는 열로 인해 비행체의 온도가 상승하게 된다. 이러한 경로로 발생한 열은 엔진의 구조 변화와 기능 저하를 일으킨다.
극초음속 비행체의 열관리가 중요한 이유는 무엇인가 극초음속의 영역에서 비행체는 공기와의 마찰과 엔진에서 발생하는 열로 인해 비행체의 온도가 상승하게 된다. 이러한 경로로 발생한 열은 엔진의 구조 변화와 기능 저하를 일으킨다. 따라서 이를 막고 극초음속 비행체의 원활한 운행을 위해서는 열 관리가 중요하다.
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참고문헌 (7)

  1. Sobel, D.R. and Spadaccini, L.J., "Hydrocarbon Fuel Cooling Technologies for Advanced Propulsion," Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 119, No. 2, pp. 344-351, 1997. 

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  2. Hyeon, D.H., Kim, J., Chun, B.H., Kim, S.H., Jeong, B.H. and Han, J.S., "Improvement of Heat of Reaction of Jet Fuel Using Pore Structure Controlled Zeolite Catalyst," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 18, No. 5, pp. 95-100, 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  3. Petley, D., Jones, S. and Dziedzic, W., "Analysis of Cooling Systems for Hypersonic Aircraft," 3rd International Aerospace Planes Conference, Orlando F.L., U.S.A., AIAA-91-5063, Dec. 1991. 

  4. Wang, Y., Shah, N. and Huffman, G.P., "Pure Hydrogen Production by Partial Dehydrogenation of Cyclohexane and Methylcyclohexane over Nanotube-Supported Pt and Pd Catalysts," Energy & Fuels, Vol. 18, No. 5, pp. 1429-1433, 2004. 

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  5. Shukla, A.A., Gosavi, P.V., Pande, J.V., Kumar, V.P., Chary, K.V.R. and Biniwale, R.B., "Efficient Hydrogen Supply through Catalytic Dehydrogenation of Methylcyclohexane over Pt/metal Oxide Catalysts," International Journal of Hydrogen Energy, Vol. 35, No. 9, pp. 4020-4026, 2010. 

    상세보기 crossref

  6. Huang, H., Spadaccini, L.J. and Sobel, D.R., "Fuel-Cooled Thermal Management for Advanced Aeroengines," Journal of Engineering for Gas Turbines and Power, Vol. 126, No. 2, pp. 284-293, 2004. 

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  7. Moulijn J.A., van Diepen A.E., and Kapteijn F., "Catalyst deactivation: is it predictable? What to do?," Applied Catalysis A: General, Vol. 212, Issue 1-2, pp. 3-16, 2001. 

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