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전산해석을 활용한 우주발사체용 파이로 밸브의 파단 분석 연구
이승주(S. J. Lee),정윤재(Y. J. Chung),강대희(D. H. Kang),김원태(W. T. Kim) Korean Society for Precision Engineering 2021 한국정밀공학회 학술발표대회 논문집 Vol.2021 No.11월
현대 산업분야에서 항공 우주, 군사 등에 관련된 추진 공학기술의 발전과 함께 파이로 밸브 기술의 중요성이 고조되고 있다. 파이로 밸브는 인공위성, ICBM 유도탄, 우주 발사체 등을 비롯한 추진기관 및 군사무기에 주로 사용되며, 공기 라인 및 초기 연료의 유로를 개폐하는 역할을 수행하여 제품 하나의 문제는 시스템 전체의 문제로 확대된다. 또한 최근에는 발사체의 대형화 추세에 따라 연료와 공기의 안정적인 공급이 가능한 대유량 밸브가 요구되고 있는 실정이다. 액체 추진제를 사용하는 발사체의 추진기관은 추력을 생성시키는 엔진과 추진체 및 기타 필요 유체를 공급하는 시스템으로 구성되어 있다. 추진체 공급시스템은 추진체 탱크, 추진체 탱크 가압시스템, 추진체 충전 및 배출 시스템, 밸브 구동시스템, 퍼지 시스템 등으로 구성되어 있다. 추진체 가압시스템은 비행 시 추진체 탱크 압력을 일정범위에서 제어하거나 정해진 압력 궤적에 맞추어 제어를 수행한다. 이에 따라 파이로 밸브의 경량화 및 비용 절감을 위해 요구 규격에 따른 개발이 필요하다. 본 논문에서는 파이로 밸브의 유량 향상을 위한 변수를 정의하고 ANSYS 19.2 상용 소프트웨어를 활용하여 전산 시뮬레이션을 수행하였다. 결과적으로 파이로 밸브의 유량 향상을 위한 최적의 변수를 도출하였으며, 대유량 공급이 가능한 우주발사체의 적용 가능성을 제시한다.