초록 ▼

본 연구에서는 차세대 추진시스템의 소요 임무를 분석하고, 새로운 추진제를 도입한 이원 추진시스템의 적용 특성 분석한 후 각각의 추진제 조합에 따른 축소형 로켓엔진 연소기 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 연소기 개발
- 새로운 이원 추진제를 적용한 인젝터 설계 기술 개발
․ 소요 임무 및 적용 특성 분석
․ 엔진 성능

본 연구에서는 차세대 추진시스템의 소요 임무를 분석하고, 새로운 추진제를 도입한 이원 추진시스템의 적용 특성 분석한 후 각각의 추진제 조합에 따른 축소형 로켓엔진 연소기 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 연소기 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
․ 연소불안정 제어를 위한 수동제어기구 제어 특성 연구
․ 선정된 인젝터에 대한 축소형 연소기 설계/제작/연소 시험
․ 후보 연소기에 대한 지상 연소 시험(추력, 연소 성능, 열 특성 등 측정)
․ 최종 선정된 연소기에 대한 고공 환경 모사 연소 시험

Abstract ▼

Ⅳ. Research Results
❍ Development of kerosene-H2O2 engine techniques
- Experiments on main parameters of design(O/F ratio ETC)
- Study on improvement of ignition performance
- Manufacture/Ignition/Combustion test of sub-scale kerosene/H2O2 liquid rocket engine
- Experiment on film coo

Ⅳ. Research Results
❍ Development of kerosene-H2O2 engine techniques
- Experiments on main parameters of design(O/F ratio ETC)
- Study on improvement of ignition performance
- Manufacture/Ignition/Combustion test of sub-scale kerosene/H2O2 liquid rocket engine
- Experiment on film cooling characteristic
- Database acquisition of combustion characteristics on design/off-design condition
❍ Development of mathane-LOx engine techniques
- Design and analysis of kerosene/H2O2 engine
- Manufacture of methane supplying system
- Manufacture/Ignition/Combustion test of sub-scale methane/LOx liquid rocket engine
- Combustion tests according to recess length of an injector
- Database acquisition of combustion characteristics on design/off-design condition
❍ High-altitude simulation test of a kerosene-H2O2 engine
- Construction of high-altitude simulation test facility
- Verification of test facility through cold test
- Construction and verification of thrust measurement system
- High-altitude simulation combustion test of a kerosene/H2O2 engine
❍ Study on control of combustion instability
- Study on damping characteristics of acoustic cavity at ambient condition
- Study on damping characteristics of acoustic cavity at thermo-acoustic environment

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• SUMMARY ... 7
• CONTENTS ... 10
• 목차 ... 14
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 18
• 제 1 절 연구개발의 필요성 ... 18
• 1. 기술적 측면 ... 18
• 2. 경제.산업적 측면 ... 19
• 3. 사회.문화적 측면 ... 21
• 4. 연구 인력 양성 측면 ... 23
• 제 2 절 연구개발의 목표 ... 23
• 1. 연구개발의 최종목표 ... 23
• 2. 단계별/연차별 연구개발 목표 및 내용(1,2차년도 평가위원 의견 반영 결과) ... 25
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 31
• 제 1 절 국내 관련기술 현황 ... 31
• 1. 국내 기술 개발 실적 및 현황 ... 31
• 2. 국내 기술 수준의 취약성 ... 32
• 제 2 절 국외 관련기술 현황 ... 32
• 1. 국외 기술 개발 실적 및 현황 ... 32
• 2. 국내.외 기술수준 비교표 ... 33
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 34
• 제 1 절 과산화수소/케로신 엔진 개발에 관한 연구 ... 34
• 1. 실험 장치 및 방법 ... 34
• 2. 83N단일 분사기 엔진 설계 및 제작/실험 ... 43
• 3. 250N 단일 분사기 엔진 설계 및 제작/실험 ... 73
• 4. 점화기 설계 및 실험 ... 95
• 5. 83N 다중(multi) 분사기 설계 및 제작/실험 ... 117
• 6. 막냉각 설계 및 제작/실험 ... 136
• 7. 83N 다중분사기 엔지 연소 특성 실험 ... 156
• 8. 촉매 점화기 성능 개선 ... 168
• 제 2 절 메탄/액체산소 엔진 개발에 관한 연구 ... 201
• 1. 수류 시험용 기체/액체 분사기 설계/제작 및 분무 특성 파악 ... 201
• 2. 연소시험용 메탄/LOx 엔진 설계/제작 ... 228
• 3. 메탄/LOx 엔진 연소 시험 설비 구축 ... 250
• 4. 메탄/LOx 연소시험 설비 검증 실험 ... 262
• 5. 메탄/LOX 엔진 기초 연소 실험 ... 269
• 6. 리세스 길이에 따른 기체메탄/LOX 엔진 특성 시험 ... 274
• 제 3 절 고공환경모사 연소시험에 관한 연구 ... 290
• 1. 고공환경모사 시험 설비 개념 설계 ... 290
• 2. 과산화수소/케로신 추진제 조합의 83N 다중분사기 엔진을 이용한 고공환경 모사시험 ... 312
• 제 4 절 연소불안정 제어 기술 연구 ... 351
• 1. 연소불안정 연구 목적 및 필요성 ... 351
• 2. 이론적 배경 ... 353
• 3. 연소불안정 제어 연구 ... 358
• 4. 연소불안정 제어 기술을 위한 열음향 실험장치 개선 및 검증 ... 407
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 432
• 제 1 절 연구 개발의 우수성 및 파급 효과 ... 432
• 1. 연구개발결과의 우수성 및 창의성 ... 432
• 2. 연구개발결과의 파급효과 ... 432
• 3. 연구개발 수행노력의 성실도 ... 433
• 제 2 절 주요 정량적 성과 ... 434
• 제 3 절 연구개발의 최종목표 ... 438
• 제 4 절 연차별 연구개발 목표 및 내용 ... 439
• 제 5 절 계획대비 달성도 ... 444
• 제 6 절 세부연구목표 및 가중치 ... 447
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 448
• 제 1 절 연구결과 활용계획 및 방법 ... 448
• 1. 활용계획 ... 448
• 2. 활용방법 ... 448
• 제 2 절 기대효과 ... 449
• 1. 기술적 측면 ... 449
• 2. 경제.산업적 측면 ... 450
• 3. 연구 인력 양성 측면 ... 450
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 451
• 제 1 절 과산화수소 엔진 ... 451
• 1. 과산화수소 엔진 개요 ... 451
• 2. 과산화수소 엔진의 사용 역사(1990년대이전) ... 452
• 3. 과산화수소의 특성 ... 461
• 4. 최근 개발 동향 ... 467
• 제 2 절 메탄 엔진의 개발 동향 및 소요 임무 분석 ... 477
• 1. 메탄에 대한 관심 배경 ... 477
• 2. 액체메탄 특성 : 추진제로서의 주요 특성 및 장점 ... 477
• 3. 세계 각국의 메탄 엔진 개발 현황 ... 480
• 제 7 장 참고문헌 ... 490
• 끝페이지 ... 498