초록 ▼

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
액체산소/케로신을 사용하는 재생냉각 연소기에서 케로신은 추진제 뿐 아니라 냉각제의 역할을 수행하게 된다. Jet A-1은 한국형발사체의 연료로 사용되나, 외국의 로켓연료(RP-1, RG-1)에 비해 코킹에 취약하다는 단점을 갖고 있다. 한국형발사체 이후 성능이 개량된 엔진에서는 저황/저방향족 케로신의 사용이 요구되며, 이를 위해 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신에 대한 코킹 한계를 확인해야 한다. 따라서 본 연구개발의 목표는 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신에 대한 코킹

□ 연구개발 목표 및 내용
○ 최종 목표
액체산소/케로신을 사용하는 재생냉각 연소기에서 케로신은 추진제 뿐 아니라 냉각제의 역할을 수행하게 된다. Jet A-1은 한국형발사체의 연료로 사용되나, 외국의 로켓연료(RP-1, RG-1)에 비해 코킹에 취약하다는 단점을 갖고 있다. 한국형발사체 이후 성능이 개량된 엔진에서는 저황/저방향족 케로신의 사용이 요구되며, 이를 위해 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신에 대한 코킹 한계를 확인해야 한다. 따라서 본 연구개발의 목표는 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신에 대한 코킹 한계 데이터베이스를 구축하여 우리나라 발사체/엔진의 재사용 가능성을 높이는 것이다.
○ 전체 내용
본 연구개발은 세 단계로 진행되었으며, 각 단계별 연구내용은 아래와 같다.
1. 케로신 연료/코킹시험 자료 조사 및 분석, 연료가열시험설비/냉각채널 모사 시편 설계 및 제작
- 발사체 선진국 케로신 연료/코킹시험 자료 조사 및 분석
- 코킹시험을 위한 연료가열시험설비 설계 및 구축
- 코킹시험을 위한 냉각채널 모사 시편 설계 및 제작
2. 상온 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신 가열시험을 통한 물성치, 코킹 한계온도 데이터베이스 확보
- 상온 Jet A-1 가열시험을 통한 물성치, 열전달 계수, 코킹 한계 온도 확인
- 상온 저황/저방향족 케로신 가열시험을 통한 물성치, 열전달 계수, 코킹 한계온도 데이터베이스 확보
3. 저온/고온 Jet A-1 및 저황/저방향족 케로신 가열시험을 통한 물성치, 코킹 한계온도 데이터베이스 확보
- 온도 변화에 따른 Jet A-1, 저황/저방향족 케로신 물성치 측정
- 저온/고온 Jet A-1, 저황/저방향족 케로신 가열시험을 통한 코킹 한계온도 데이터베이스 확보

□ 연구개발성과
1. 국제논문 3편(1편은 심사 중), 국내논문 10편(1편은 심사 중), 국제학회 7회, 국내학회 27회, 국내특허 출원 2건, 수상 실적 5건, 박사 1명/석사 2명/학사 4명 배출
2. 연료가열시험설비 및 액체질소공급설비 구축
3. 이종금속 코킹시편 제작공정 수립
4. Jet A-1, 저황 케로신, 저황/저방향족 케로신, 바이오/혼합 케로신 물성치 확보
5. 상온 Jet A-1, 저황 케로신, 저황/저방향족 케로신, 바이오/혼합 케로신 코킹 한계온도 데이터베이스 확보
6. 고온 Jet A-1, 저황/저방향족 케로신 코킹 한계온도 데이터베이스 확보

□ 연구개발성과 활용계획 및 기대 효과
1. 한국형발사체 및 후속 발사체용으로 국내 개발되는 액체로켓엔진 연소기 냉각설계 기술 향상 및 설계 최적화가 가능해진다.
2. 정량적인 코킹 한계를 확인하고 이를 설계에 반영함으로써, 엔진 및 발사체의 재사용 가능성이 높아진다.
3. 국내 액체로켓엔진 연소기의 냉각 설계/해석 기술을 한 단계 도약시킬 수 있을 것이다.
4. 국내 개발 액체로켓엔진 연소기의 경량화 및 신뢰성 제고가 가능해진다.
5. 해외 발사체 액체로켓엔진 선진국과의 기술격차 축소가 예상된다.
6. Jet A-1의 열분해 특성에 대한 정확한 데이터를 제공하여 냉각채널 내 구리합금 쪽 벽면온도 제한조건을 더 높일 수 있다면, 재생냉각채널 설계를 변경하여 연소실의 무게를 줄이고 payload의 무게를 증가시켜 세계시장에서 한국형발사체의 경쟁력을 확보하여 상업화하는데 도움이 된다.
7. Scramjet, 가스터빈 등 케로신 냉각방식을 이용하는 군수무기 및 민간 항공기 엔진 개발에도 좋은 설계 자료로 활용이 기대된다.

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 5
• 1) 연구개발의 필요성 ... 5
• 2) 연구개발 대상의 국내·외 현황 ... 6
• 3) 연구개발의 목표 및 평가의 착안점 ... 16
• 2. 연구개발과제의 수행 과정 및 수행 내용 ... 19
• 1) 1차년도 연구 내용 및 결과 ... 19
• 2) 2차년도 연구 내용 및 결과 ... 75
• 3) 3차년도 연구 내용 및 결과 ... 114
• 3. 연구개발과제의 수행 결과 및 목표 달성 정도 ... 168
• 1) 연구수행 결과 ... 168
• 2) 목표 달성 수준 ... 171
• 4. 목표 미달 시 원인분석 ... 173
• 1) 목표 미달 원인(사유) 자체분석 내용 ... 173
• 2) 자체 보완활동 ... 173
• 3) 연구개발 과정의 성실성 ... 174
• 5. 연구개발성과의 관련 분야에 대한 기여 정도 ... 175
• 6. 연구개발성과의 관리 및 활용 계획 ... 176
• 7. 참고문헌 ... 177
• 끝페이지 ... 182