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상단 추진 시스템에 적용을 위한 전기펌프 사이클의 국외 연구 동향
Overseas Research Trends of an Electric-Pump Cycle for Application in Upper-Stage Propulsion Systems 원문보기 논문타임라인

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.24 no.1, 2020년, pp.64 - 77  

기원근 (Department of Aerospace Engineering, Graduate School of Chungnam National University) ,  이재청 (Department of Aerospace Engineering, Graduate School of Chungnam National University) ,  이형진 (Department of Aerospace Engineering, Inha University) ,  노태성 (Department of Aerospace Engineering, Inha University) ,  허환일 (Department of Aerospace Engineering, Chungnam National University)

초록
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전기모터를 이용하여 액체로켓 엔진의 펌프를 구동하는 추진제 공급 시스템인 전기펌프 사이클은 시스템 구성이 간단하고 공급 유량 및 압력 제어가 용이한 장점이 있다. 본 논문에서는 전기펌프 사이클의 국외 연구 동향을 조사하여 분석하였다. 또한 연구개발 국가, 수행기관, 적용 대상, 엔진 추력, 펌프 압력상승, 모터 동력, 회전수 등을 정리하였다. 그 중 0.445~2.2 kN의 추력 범위를 가지는 상단 추진 시스템에 적용한 국외 연구의 설계 변수들은 국내에서 유사한 전기펌프 사이클 연구 시 활용할 수 있을 것이다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

An electric-pump cycle, which is a propellant supply system for driving pumps of a liquid rocket engine using an electric motor, has the advantages of simple system configuration and easy control of supply flow rate and pressure. This paper investigates and analyzes the overseas research trends of t...

주제어

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문제 정의

  • 전기펌프 사이클은 상단 추진 시스템뿐만 아니라 우주발사체에서도 적용 시도가 이루어지고 있으며 최근 뉴질랜드계 미국기업인 Rocket Lab의 Electron 발사체의 비행시험 성공에 힘입어 관심이 증대되고 있다. 따라서 본 논문에서는 상단 추진 시스템뿐만 아니라 우주발사체로의 적용을 위한 전기펌프 사이클 선행 연구들도 함께 조사하였다.
  • 본 논문에서는 국외 선행 연구를 조사하고 위와 같은 설계 변수들을 중점적으로 정리하여 현재 수행중인 상단 추진 시스템용 전기펌프 사이클 연구에 활용하고자 하였다. 전기펌프 사이클은 상단 추진 시스템뿐만 아니라 우주발사체에서도 적용 시도가 이루어지고 있으며 최근 뉴질랜드계 미국기업인 Rocket Lab의 Electron 발사체의 비행시험 성공에 힘입어 관심이 증대되고 있다.
  • 전기모터를 이용하여 액체 추진제를 공급하는 전기펌프 사이클은 시스템 구성이 간단하고 제어가 용이하다는 장점을 가진다. 본 논문에서는 상단 추진시스템에 전기펌프 사이클을 적용하기 위한 기초 연구로써 전기펌프 사이클의 국외 선행 연구를 조사하고 연구 동향에 대하여 분석하였다. 상단 추진 시스템을 적용대상으로 한 연구 결과를 분석하였으며, 향후 국내 연구 및 개발 시 설계 변수들을 참고할 수 있을 것으로 기대한다.
  • 본 논문에서는 전기펌프 사이클에 대한 이해를 돕기 위해 전기펌프 사이클에서 주로 사용되고 있는 모터와 배터리의 유형에 대해서 세부절로 정리하였다. 특히 배터리는 시스템의 무게비에 큰 영향을 미치기 때문에 기술 현황 및 동향에 대한 분석을 포함하였다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
상단 추진 시스템이란? 상단 추진 시스템은 고도 30 km 이상의 상단구간 또는 우주환경에서 비행체의 궤도전이나 자세제어 등을 수행하기 위한 추진 시스템이다. 상단 구간 및 우주환경에서는 주변 공기가 희박하기 때문에 공기역학적인 자세제어가 불가능하고 공기를 산화제로 사용할 수 없어 주로 로켓엔진을 추진 시스템으로 사용한다.
가압식 사이클의 단점은? 가압식 사이클은 연소실 압력보다 추진제 탱크 압력이 높게 유지되어야 추진제를 공급할 수 있으며, 가압제 탱크 압력은 추진제 탱크 압력보다 높아야 한다. 따라서 연소실 압력이 높아질수록 추진제 탱크와 가압제 탱크의 압력이 높아지게 되고 이를 견디기 위해 구조 중량이 증가하여 전체 시스템의 무게 역시 증가하게 된다는 단점이 있다.
전기펌프 사이클의 장점은? 전기모터를 이용하여 액체로켓 엔진의 펌프를 구동하는 추진제 공급 시스템인 전기펌프 사이클은 시스템 구성이 간단하고 공급 유량 및 압력 제어가 용이한 장점이 있다. 본 논문에서는 전기펌프 사이클의 국외 연구 동향을 조사하여 분석하였다.
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