초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 한국형 발사체의 열 차단 시스템 및 구조 설계에 활용하기 위해 다수의 노즐을 가진 우주 발사체 기저부의 열 환경 예측 기법 개발을 목적으로 한다. 다양한 현상의 고려 방법에 대한 방향 설정을 시작으로 연소 가스 특성모사 방법, 유동 해석 기법 개발, 복사 해석 기법 개발 등의 과정을 통해 해당기법의 개발을 수행하였다. 본 연구에서는 연소 가스 특성을 직접적으로 모사하기 위하여 화학종이 고려된 압축성 나비에-스토크스 방정식을 수치적으로 해석하였으며, 이를 통해 플룸 유동장 해석을 수행하였다.

□ 연구의 목적 및 내용
본 연구는 한국형 발사체의 열 차단 시스템 및 구조 설계에 활용하기 위해 다수의 노즐을 가진 우주 발사체 기저부의 열 환경 예측 기법 개발을 목적으로 한다. 다양한 현상의 고려 방법에 대한 방향 설정을 시작으로 연소 가스 특성모사 방법, 유동 해석 기법 개발, 복사 해석 기법 개발 등의 과정을 통해 해당기법의 개발을 수행하였다. 본 연구에서는 연소 가스 특성을 직접적으로 모사하기 위하여 화학종이 고려된 압축성 나비에-스토크스 방정식을 수치적으로 해석하였으며, 이를 통해 플룸 유동장 해석을 수행하였다. 또한 공개된 복사 데이트베이스 HITEMP2010 및 CDSD-4000을 기반으로 line by line 기법을 이용하여 유동장 내의 복사 물성치를 구하고, 이를 토대로 복사 전달 방정식을 수치적으로 풀이하여 복사 강도 장(field)를 평가하고, 이로부터 복사 열전달량을 예측하였다.

□ 연구개발성과
본 연구를 통해 국외로부터 기술이전이 불가능한 멀티 노즐을 가지는 발사체의 기저부 열 환경 예측 기법을 국내에서 독자적으로 개발하였다. 또한 본 연구 과제를 통하여 두 명의 석사 인력과 한 명의 박사 인력이 양성되었다. 비록 소기의 목표인 비SCI 논문 한 편과, SCI급 논문 한 편이 현재까지 게재되지는 못했지만, 현재 SCI급 학술지에 논문 한 편을 투고하여 게재 절차를 거치고 있으며, SCI급 학술지를 목적으로 두 편의 추가적인 논문이 작성되어 연구실 내부적으로 투고 절차를 진행하고 있다. 일반적으로 SCI급 국외학술지에 논문을 투고할 경우 게재될 때 까지 시간이 많이 걸리는 편이므로 본 연구 과제의 연구기간이 종료된 이후에 논문 실적이 발생할 수 있을 것으로 보인다. 따라서 이를 고려할 때 본 연구 과제를 통해 작성된 논문들이 모두 성공적으로 게재될 경우 목표치를 초과하여 SCI 논문 3 편 달성될 수 있을 것으로 기대된다.

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
한국형 발사체 및 이후 우주 발사체 개발 시 본 연구를 통해 플룸에 의한 열환경 예측 기법이 개발되었으므로 이를 우주 발사체 설계에 적용하여 사용할 수 있을 것으로 보인다. 또한 플룸이 포함된 다양한 다른 분야의 열 환경 해석에 적용될 수 있을 것으로 기대한다. 해당 기술 분야는 국외로부터 기술 이전이 불가능한 군사 및 발사체 기술과 직접적으로 관련이 있는 분야이므로 이러한 기술의 확보는 국가 간 우주개발경쟁에서 유리한 고지를 취할 수 있는 토대가 될 것으로 보인다.
본 연구를 통해 두 명의 석사 인력과 한 명의 박사 인력이 양성되었으며, 양성된 인력들이 국가 연구소 및 민간 기업에서 연구를 수행하여 국가 및 사회의 발전에 공헌을 할 수 있을 것으로 기대된다.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제출문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 6
• 1-1. 연구개발의 목적 ... 6
• 1-2. 연구개발의 필요성 ... 6
• 1-3. 연구개발의 범위 ... 7
• 제 2 장 연구수행내용 및 성과 ... 8
• 2-1. 연구 방향 설정 ... 8
• 2-2. 연구 방법 검증 ... 27
• 2-3. 1차 연도 연구 결과 ... 33
• 2-4. 2차 연도 연구 결과 ... 50
• 2-5. 연구 성과 ... 71
• 제 3 장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 72
• 3-1. 연구 목표 ... 72
• 3-2. 목표 달성 여부 ... 73
• 3-3. 목표 미달성 원인 및 차후대책 ... 73
• 제 4 장 목표 개발 성과의 활용 계획 등 ... 74
• 붙임. 참고문헌 ... 75
• 끝페이지 ... 77