초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
‣ 우주발사체용 극저온 추진제 공급·저장 시스템의 예비 냉각 과정에서 발생하는 과도상태의 열·물리 현상을 고려하여 최적화된 한국형 실용 냉각 시스템 모델링 코드를 개발하고 실험적 검증 연구를 수행
‣ 우주 공간의 저중력 조건에서 극저온 추진제 이송 과정 시 필연적으로 발생하는 추진제 증발 손실량을 최소화하기 위하여, 비효율적인 배기 과정을 제거한 혁신적인 무배기충진 (no-vent fill) 극저온 추진제 이송 기술을 개발하고 지상 실험을 통한 모델링 검증 및 개선 작업 수행
‣ 극저온 냉각

□ 연구의 목적 및 내용
‣ 우주발사체용 극저온 추진제 공급·저장 시스템의 예비 냉각 과정에서 발생하는 과도상태의 열·물리 현상을 고려하여 최적화된 한국형 실용 냉각 시스템 모델링 코드를 개발하고 실험적 검증 연구를 수행
‣ 우주 공간의 저중력 조건에서 극저온 추진제 이송 과정 시 필연적으로 발생하는 추진제 증발 손실량을 최소화하기 위하여, 비효율적인 배기 과정을 제거한 혁신적인 무배기충진 (no-vent fill) 극저온 추진제 이송 기술을 개발하고 지상 실험을 통한 모델링 검증 및 개선 작업 수행
‣ 극저온 냉각 시스템을 구성하기 위한 핵심 장치인 극저온 팽창기 기술에 대한 정량적 예측 모델을 제시하고, 실험적 검증 및 구현을 통해 극저온 팽창기 실현 가능성을 확인

□ 연구개발성과
‣ 우주발사체용 극저온 추진제 공급·저장 시스템의 냉각 현상 연구 및 최적화 냉각 기술 개발
‣ 극저온 추진제 이송을 위한 무배기충진 기술 확립 및 예측 모델 개발
‣ 위상조절기를 이용한 극저온용 왕복동식 자유 피스톤 팽창기 개발

□ 연구개발성과의 활용계획(기대효과)
‣ 극저온 액체 추진제의 운용 및 관리 기술 확립을 통하여 한국형 발사체 공급·저장 시스템의 최적 설계, 발사체 경량화, 공동화 현상 방지, 추진제 최적 소비 및 주입 설계 등 발사체 시스템의 기술 고도화가 가능해짐.
‣ 향후 3단 발사체의 우주 공간에서의 다단계 점화 구간, 달 탐사, 혹은 행성간 탐사와 같은 저중력 상황에서의 극저온 유체 저장, 운송, 관리의 종합적인 기술 개발을 위한 선행 연구 성격으로도 높은 활용성이 기대됨.
‣ 극저온 추진제 운용 및 관리 기술은 극저온 유체로 저장되는 에너지원인 액화천연가스 (liquefied natural gas, LNG) 의 수송, 저장 및 관리 기술 산업에 직접적으로 활용될 수 있음. 따라서 본 연구 결과에서 파생되는 기반 기술들은 LNG, 공기 액화 등의 에너지 관련 산업 분야에서 그 활용성이 매우 높음.
‣ 극저온 상황에서 동작할 수 있는 새로운 형태의 팽창기를 실증하여, 극저온 팽창기 설계기술 확보 및 우주산업에서 요구되는 고효율의 냉동기 개발의 기반 기술 확립.

(출처 : 요약문 4p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요약문 ... 4
• 목차 ... 5
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 6
• 제 1 절 액체 연료 발사체 개발의 개요 ... 6
• 제 2 절 극저온 추진제 저장 ∙운반 기술 (Cryogenic propellant storage and transfer, CPST) ... 10
• 제 3 절 연구개발 대상 기술의 경제적, 산업석 중요성 및 연구개발의 필요성 ... 14
• 제 2 장 연구수행내용 및 성과 ... 17
• 제 1 절 극저온 유체 공급 시스템의 냉각 현상 (Cryogenic fluid transfer line chill-down process) ... 17
• 제 2 절 극저온 추진제 이송을 위한 No-Vent Fill (NVF) 기술 확립 및 예측 모델 개발 ... 41
• 제 3 절 극저온용 자유 피스톤 왕복동식 및 맥동관 팽창기 개발 ... 71
• 제 3 장 목표 달성도 및 관련 분야 기여도 ... 110
• 제 4 장 연구개발성과의 활용 계획 등 ... 113
• 제 1 절 연구개발결과의 활용 방안 ... 113
• 제 2 절 기대성과 ... 114
• 붙임. 참고문헌 ... 116
• 끝페이지 ... 118