발사체용 벤트릴리프 밸브 설계 및 시험 기술 동향

길경섭(Gyoung-Sub Kil),고현석(Hyeon-Seok Koh),권오성(Oh-Sung Kwon),한상엽(Sang-Yeop Han) 한국항공우주연구원 2013 항공우주산업기술동향 Vol.11 No.2

터보펌프로 공급되는 추진제는 펌프입구에서 공동화를 막기 위해 일정한 압력으로 공급해 주어야 한다. 이를 위해 가압시스템을 사용하게 되며 시스템의 안정화를 위해 벤트릴리프 밸브를 설계한다. 벤트릴리프 밸브는 추진제 탱크의 충전 중 내부의 기체를 배출시키고 충전이 완료된 후에는 탱크의 과압을 해소하는 안전밸브의 역할을 수행한다. 본 논문에서는 벤트릴리프 밸브의 해외 발사체에 적용된 밸브의 사례를 살펴보고 이 밸브들의 설계와 시험에 필요한 고려사항을 분석하였다. The propellant at regular pressure must be supplied to forbid cavitation at the inlet of turbo pump. For this, pressurization system has to be used and we design vent relief valve. A vent relief valve perform as a safety valve, which ensures ventilation of propellant tank during filling and protection from tank overpressure after filling. This paper analyzed considerations for the vent relief valve design and test through foreign case analysis.

킥모터 무게 변화 예측

길경섭(Gyoung-Sub Kil),고현석(Hyeon-Seok Kho),김병훈(Byung-Hun Kim),조인현(In-Hyun Cho) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

KSLV-I 2단 추진기관에 적용될 킥모터는 고고도용 고체 추진기관으로 인공위성을 궤도에 진입시킬 때 반드시 필요한 하드웨어이다. 킥모터는 연소 시 내부에 내열재가 삭마되고 추진제가 소진되며 반면에 슬래그 적층으로 인해 무게가 변하게 된다. 본 문서는 지상연소시험 시 케이스, 추진제, 노즐, 점화기, 슬래그 등으로 구성된 킥모터의 무게 변화량을 분석하여 실제 비행시간에 따른 무게 변화량을 예측하였다. 킥모터의 비행 시 무게 변화 예측은 KSLV-I 2단의 무게 및 무게중심 변화를 계산하는데 활용될 수 있다. Kick motor(KM) for KSLV-I second stage propulsion system is the main hardware that is necessary for launching satellite to it"s track. The mass of the kick motor changes with combustion time because the heat insulator is ablated and propellant is used and slag is piled up. We predicted mass change with the flight time using ground combustion data of KM composed of case, propellant, nozzle, ignitor and slag. The mass prediction of kick motor can be used for calculating the two stage mass and center of gravity history.

무중력 환경에서 추진기관의 문제점 및 연구 동향

길경섭(Gyoung-Sub Kil),임하영(Ha-Young Lim),조인현(In-Hyun Cho) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

발사체의 상단, 궤도선, 우주비행선 등의 추진기관은 불가피하게 무중력 환경에서 작동해야 한다. 이러한 비행체들이 겪는 비행 환경은 일반적인 중력장과 다르기 때문에 이에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 무중력 상태에서의 유체의 거동은 부착력, 응집력, 표면장력 등의 비중이 커지기 때문에 중력이 있는 상태에서와 다르게 나타난다. 본 논문에서는 무중력 환경에서 유체의 거동 특성에 대하여 알아보고 이런 유체의 거동 특성이 액체추진기관에 미치는 영향과 문제점에 대해 기술한다. 또한 이 문제점을 해결하기 위해 어떤 연구들이 진행되고 있는지 알아본다. The propulsion systems such as upper stages of launch vehicles, orbiters, spacecrafts have to operate in the zero gravity environment. Because the flight condition where the vehicle undergoes is different from the normal gravity state, many studies have been being in progress. Fluid behavior in the zero gravity condition is differently shown in the normal gravity state because the importance of the intermolecular force, such as adhesion, cohesion, and surface tension is enlarged. In this paper, we investigate the characteristic of fluid behavior and describe effects and problems on the liquid propulsion system due to these fluid behavior. We also check which studies are in progress in order to solve these problems.

발사체 산화제 터널형 배관 성능시험

길경섭(Gyoung-Sub Kil),한상엽(Sang Yeop Han),고현석(Hyeon-Seok Kho),신동순(Dong-Sun Shin),조인현(In-Hyun Cho) 한국추진공학회 2009 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2009 No.11

본 연구에서 적용한 발사체용 산화제 터널형 배관은 액체산소를 터보펌프까지 전달하는 장치로 산화제 탱크 하부에 설치된 연료탱크를 관통하여 설치된다. 터널형 배관은 연료탱크를 우회하여 설치되는 우회 배관에 비해 무게가 절감되나 열전달 표면적이 커져 연료 탱크에 저장된 연료의 온도를 변화 시킬 수 있다. 따라서 본 연구에서는 터널형 배관의 극저온 성능시험을 통하여 배관 특성 및 연료 탱크로의 열전달 현상을 고찰하였으며, 또한 발사체에 적용가능성을 확인하였다. An oxidizer tunnel-type pipe, which shall transport oxidizer from an oxidizer tank to a turbo-pump of an engine, studied is installed through a fuel tank located under an oxidizer tank. A tunnel-type pipe can save weight compared to a detour-type pipe, however may vary the temperature of fuel stored in a fuel tank because of a broad heat transfer area. Hence in this study the characteristics of main oxidizer pipe and thermal propagation from oxidizer to a fuel tank are monitored by a cryogenic performance test with a tunnel-type pipe. In addition, the possibility of adaptation of an oxidizer tunnel-type pipe to launcher system is also analyzed.

발사체용 연료차단밸브 설계 및 제작

길경섭(Gyoung Sub Kil),조웅기(Woong Ki Cho) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11

본 논문에서는 한국형발사체용 연료차단밸브 및 FIV용 구동밸브 설계 및 제작에 대해 기술하고자 한다. 발사체 기본개념 및 제작요구도 기준으로 연료차단밸브 및 FIV용 구동밸브를 밸브의 설계 할 뿐만 아니라 제작성/조립성/성능을 고려하여 설계 되어야 한다. 따라서 본 연구에서는 연료차단밸브의 제작 및 설계 과정을 고찰하고 향후 글로벌 발사체 시장변화를 맞추기 위한 소형위성 발사체 밸브 개발에 도움이 되고자 한다. This paper describes the design and fabrication of the Fuel Isolation Valve(FIV) for system KSLV-II and control valve for FIV. Fuel Isolation Valve and FIV control valves should be designed in consideration of manufacturability / assembly / performance based on the projectile basic concept and manufacturing requirements. Therefore, this study will examine the manufacturing and design process of Fuel Isolation Valve and help to develop a small satellite projectile valve to meet the future global projectile market changes.

KSLV-I KM 케이스 개발 및 성능 시험

길경섭(Gyoung-Sub Kil),이무근(Mu-Guen Lee),이경원(Kyung-Won Lee),조인현(In-Hyun Cho) 한국항공우주연구원 2007 항공우주기술 Vol.6 No.2

복합재 케이스는 KSLV-I 킥모터 시스템 요구 조건을 만족하도록 설계하였다. 비행모델 제작에 앞서 신뢰성을 확보하기 위해 구조시험과 연소시험을 수행하였다. 구조시험으로는 수압시험, 진공시험, 비파괴검사를 수행하여 연소시험 전에 케이스의 구조적 건전성을 확인하였으며 지상연소시험을 통해 열적 구조적 특성을 고찰하였다. A composite case was designed to satisfy the required condition of KSLV-I kick motor system. we performed the structure and combustion tests to insure the reliability of the case before the production of the flight model. The hydraulic, vacuum and non destruction testes as the structure test were carried out to confirm the strength of the components of the case and the characteristics of the thermal and structure were investigated through the ground combustion test.

무중력 환경에서 추진기관의 문제점 및 연구 동향

길경섭(Gyoung-Sub Kil),임하영(Ha-Young Lim),이경원(Kyung-Won Lee),조인현(In-Hyun Cho) 한국항공우주연구원 2010 항공우주산업기술동향 Vol.8 No.1

발사체의 상단, 궤도선, 우주비행선 등의 추진기관은 불가피하게 무중력 환경에서 작동해야 한다. 이러한 비행체들이 겪는 비행 환경은 일반적인 중력장과 다르기 때문에 이에 대한 많은 연구들이 진행되어 왔다. 무중력 상태에서의 유체의 거동은 부착력, 응집력, 표면장력 등의 비중이 커지기 때문에 중력이 있는 상태에서와 다르게 나타난다. 본 논문에서는 무중력 환경에서 유체의 거동 특성에 대하여 알아보고 이런 유체의 거동 특성이 액체추진기관에 미치는 영향과 문제점에 대해 기술한다. 또한 이 문제점을 해결하기 위해 어떤 연구들이 진행되고 있는지 알아본다. The propulsion systems such as upper stages of launch vehicles, orbiters, spacecrafts have to operate in the zero gravity environment. Because the flight condition where the vehicle undergoes is different from the normal gravity state, many studies have been being in progress. Fluid behavior in the zero gravity condition is differently shown in the normal gravity state because the importance of the intermolecular force, such as adhesion, cohesion, and surface tension is enlarged. In this paper, we investigate the characteristic of fluid behavior and describe effects and problems on the liquid propulsion system due to these fluid behavior. We also check which studies are in progress in order to solve these problems.

발사체용 연료차단밸브 개발

길경섭(Gyoung Sub Kil) 한국추진공학회 2022 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.5

발사체용 연료차단밸브 성능시험

길경섭(Gyoung Sub Kil ),김홍집(Hong Jip Kim) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

본 연구에서 적용한 발사체용 연료차단밸브(Fuel Isolation valve, FIV)는 케로신을 터보펌프까지 공급하거나 차단하는 밸브로 연료탱크 하부에 설치되어 연료배관과 연결된다. 연료차단밸브는 개폐 시 발생되는 수력을 방지하기 위해 개폐 속도를 조절할 수 있어야 하며 연료 공급 시 압력저하가 작아야 한다. 또한 발사체의 여러 가지 환경에서 작동할 수 있어야 한다. 따라서 본 연구에서는 연료차단밸브의 성능시험을 통하여 밸브 작동 특성을 고찰하였으며 연료 공급시스템에서 수격을 방지할 수 있는 작동조건을 분석하였다. A fuel isolation valve, which shall transport fuel from an fuel tank to a turbo-pump of an engine, is installed between a fuel tank and fuel pipe. A fuel isolation valve should control the open-close time to prevent water hammering and have low pressure drop and operate under the environment of launch vehicle. Hence in this study the characteristics of a fuel isolation valve are monitored by a performance test. In addition, the operating condition of a fuel isolation valve to prevent water hammering in the fuel feeding system is also analyzed.

액체추진기관 추진제 공급계 시험설비

길경섭(Gyoung-Sub Kil),권오성(Oh-Sung Kwon),나한비(Han-Bee Na),이중엽(Joong-Youp Lee),정용갑,조남경(Nam-Kyung Cho) 한국추진공학회 2004 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2004 No.10