초록 ▼

본 연구에서는 차세대 추진시스템의 소요 임무를 분석하고, 새로운 추진제를 도입한 이원 추진시스템의 적용 특성 분석한 후 각각의 추진제 조합에 따른 축소형 로켓엔진의 개발 기술을 단계적으로 획득하고자 한다. 이를 통하여 향후 국내에서 요구되는 실물형 로켓엔진(연소기) 개발에 직접 활용될 수 있는 설계/제작/시험 기술을 확보할 것이며, 상세 연구 내용은 아래와 같다.
❍ 차세대 소형 액체로켓엔진 시스템 개발
- 새로운 이원 추진제를 적용한 인젝터 설계 기술 개발
▪ 소요 임무 및 적용 특성 분석
▪ 엔진 성능 해석

본 연구에서는 차세대 추진시스템의 소요 임무를 분석하고, 새로운 추진제를 도입한 이원 추진시스템의 적용 특성 분석한 후 각각의 추진제 조합에 따른 축소형 로켓엔진의 개발 기술을 단계적으로 획득하고자 한다. 이를 통하여 향후 국내에서 요구되는 실물형 로켓엔진(연소기) 개발에 직접 활용될 수 있는 설계/제작/시험 기술을 확보할 것이며, 상세 연구 내용은 아래와 같다.
❍ 차세대 소형 액체로켓엔진 시스템 개발
- 새로운 이원 추진제를 적용한 인젝터 설계 기술 개발
▪ 소요 임무 및 적용 특성 분석
▪ 엔진 성능 해석
▪ 인젝터 기초/상세 설계
- 차세대 소형 액체로켓엔진 연소기 설계/제작
- 차세대 소형 액체로켓엔진 시험 기술 개발
▪ 인젝터 분무 특성 시험
▪ 인젝터 선정(screening) 시험(연소불안정 모사 연소 시험)
▪ 선정된인젝터에 대한 축소형 연소기 설계/제작/연소 시험
▪ 후보 연소기에 대한 지성 연소 시험(추력, 연소 성능, 열 특성 등 측정)
▪ 최종 선정된 연소기에 대한 고공 환경 모사 연소 시험

Abstract ▼

Current and past development status for bi-propellant liquid rocket engine using new propellants such as hydrogen peroxide and methane will be surveyed, and required missions and characteristics of the future propulsion systems will be classified. The necessary development techniques for the future

Current and past development status for bi-propellant liquid rocket engine using new propellants such as hydrogen peroxide and methane will be surveyed, and required missions and characteristics of the future propulsion systems will be classified. The necessary development techniques for the future liquid rocket engines will be defined and acquired step-by-step in advance by sub-scale liquid rocket engines. Core techniques of design/manufacture/experiments to develop a future prototype liquid rocket engine will be acquired by this study and detailed research contents as follows,
○ Development of future sub-scale rocket engine system(combustor)
- Injector design technology of new bi-propellents
• Survey of required missions and characteristics
• Analysis of engine performance
• Preliminary/detail injector design
- Designing/Manufacture of future sub-scale liquid rocket engines
- Development of experiment technologies of future sub-scale liquid rocket
• Experiment of spray characteristics
• Injector screening test (Simulating test of combustion instabilities)
• Characteristics of acoustic cavity to control combustion instability
• Design/Manufacture/Combustion test of Sub-scale engines
• Combustion tests for thrust, thermal characteristics, etc.
• High altitude simulation test of a final sub-scale engine

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 6
• CONTENTS ... 8
• 목차 ... 11
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 14
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 14
• 1. 기술적 측면 ... 14
• 2. 경제산업적 측면 ... 15
• 3. 사회문화적 측면 ... 17
• 4. 연구 인력 양성 측면 ... 18
• 제 2 절 연구개발의 목표 ... 19
• 1. 연구개발의 최종목표(2단계 포함) ... 19
• 2. 단계별/연차별 연구개발 목표 및 내용(1,2차년도 평가위원 의견 반영 결과) ... 21
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 26
• 제 1 절 국내 관련기술 현황 ... 26
• 1. 국내 기술 개발 실적 및 현황 ... 26
• 2. 국내 기술 수준의 취약성 ... 27
• 제 2 절 국외 관련기술 현황 ... 27
• 1. 국외 기술 개발 실적 및 현황 ... 27
• 2. 국내외 기술수준 비교표 ... 28
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 29
• 제 1 절 과산화수소/케로신 엔진 개발에 관한 연구 ... 29
• 1. 실험 장치 및 방법 ... 29
• 2. 83N 단일 분사기 엔진 설계 및 제작/실험 ... 38
• 3. 250N 단일 분사기 엔진 설계 및 제작/실험 ... 66
• 4. 점화기 설계 및 실험 ... 86
• 5. 83N 다중(multi) 분사기 설계 및 제작/실험 ... 105
• 6. 막냉각 설계 및 제작/실험 ... 126
• 제 2 절 메탄 엔진 개발 ... 138
• 1. 메탄/LOX 엔진 설비 구축 ... 138
• 2. 메탄/LOX 엔진 설계 및 제작/실험 ... 147
• 제 3 절 연소불안정 제어 기술 연구 ... 175
• 1. 연소불안정 연구 목적 및 필요성 ... 175
• 2. 연구 방법 및 실험 장치 ... 177
• 3. 연구 결과 ... 204
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 226
• 제 1 절 연구개발목표의 달성도 ... 226
• 제 2 절 연구 개발의 우수성 및 파급 효과 ... 227
• 1. 연구개발결과의 우수성 및 창의성 ... 227
• 2. 연구개발결과의 파급효과 ... 227
• 3. 연구개발 수행노력의 성실도 ... 228
• 4. 경제사회 파급효과 ... 229
• 제 3 절 1단계 주요 정량적 성과 ... 230
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 233
• 제 1 절 연구결과 활용계획 및 방법 ... 233
• 1. 활용계획 ... 233
• 2. 활용방법 ... 233
• 제 2 절 기대효과 ... 234
• 1. 기술적 측면 ... 234
• 2. 경제・산업적 측면 ... 235
• 3. 연구 인력 양성 측면 ... 235
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 236
• 제 1 절 과산화수소 엔진 ... 236
• 1. 과산화수소 엔진 개요 ... 236
• 2. 과산화수소 엔진의 사용 역사(1990년대이전) ... 237
• 3. 과산화수소의 특성 ... 246
• 4. 최근 개발 동향 ... 252
• 제 2 절 메탄 엔진의 개발 동향 및 소요 임무 분석 ... 261
• 1. 메탄에 대한 관심 배경 ... 261
• 2. 액체메탄 특성 : 추진제로서의 주요 특성 및 장점 ... 261
• 3. 세계 각국의 메탄 엔진 개발 현황 ... 264
• 제 7 장 연구시설장비 현황 ... 274
• 제 1 절 연소 실험 장치 P ID ... 274
• 제 2 절 추진제 저장 및 공급 장치 ... 274
• 1. 추친제 공급 탱크 ... 274
• 2. 추친제 가압 장치 ... 275
• 3. 추친제 공급 장치 ... 276
• 4. 자동 제어 및 데이터 계측 장치 ... 277
• 5. 연소 스탠드 ... 278
• 제 8 장 참고문헌 ... 281