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김철웅(Cheulwoong Kim),조원국(Wonkook Cho) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
액체로켓엔진은 극한 상황에서 작동되는 복잡한 시스템이므로, 성공적인 엔진 개발을 위해서 시스템 공학(System engineering)의 적용이 요구된다. 시스템 공학은 요구조건을 만족시키는 안전하고 균형 잡힌 시스템의 설계를 하기 위하여 각 서브시스템 및 인력, 자원, 과정들을 유기적으로 통합하는 방법론이다. 현재 한국형발사체용 엔진개발 일정상 PDR 단계에 도달하였다. PDR에서는 리스크, 비용 및 일정 제한 하에서 예비설계(planned technical approach)가 모든 시스템 요구조건을 만족시키는지를 입증하여 기준 형상과 아키텍처를 확정하고 세부설계로 진행하기 위한 기준(baseline)을 수립하는데 있다. 이에 PDR의 성공적인 수행과 더 나아가 체계적인 엔진 개발을 위하여 시스템 공학적인 개발 기법 및 PDR 전에 수행할 업무, 예비설계 현황에 대하여 검토하였다. Liquid Rocket Engine(LRE) is a complex system operating in the extreme environment. So System engineering should be applied for its successful development. System engineering is a methodical, disciplined approach for the organic integration of persons, materials and processes etc. to design a safe and balanced system satisfying the imposed requirements. Now KSLV-Ⅱ development process have reached the preliminary design review(PDR) phase. PDR ensure planned technical approaches will meet the all requirements with acceptable risk and within the cost and schedule constraints and establishes the baseline for proceeding with detailed design. For satisfaction of PDR phase’s success criteria and systematic development of LRE the system engineering methods, PDR entrance criteria and present condition were considered.
8톤급 다단연소 사이클 로켓엔진 혼합헤드 구조설계 및 해석
김동기(Dongki Kim),문일윤(Ilyoon Moon),조원국(Wonkook Cho),이수용(Sooyoug Lee) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
8톤급 다단연소 사이클 로켓엔진 연소기 혼합헤드에 대한 구조설계를 수행하였다. 연소기 혼합헤드는 추진제로 사용되는 산화제와 연료에 의하여 고온 고압의 하중을 받는 동시에 추력에 의한 하중을 받기 때문에 구조적으로 안정해야 한다. 구조설계 요구조건을 바탕으로 8톤급 다단연소 사이클 로켓엔진 연소기 혼합헤드의 기본형상을 설계하였다. 설계된 기본형상을 바탕으로 구조해석을 수행하여 보강이 필요한 구조 취약 부위를 선정하였다. 구조 취약 부위를 보강 설계 후 기본형상을 포함하여 보강모델 총 4 종류의 해석모델에 대하여 구조해석을 수행하고 구조적으로 가장 안정한 설계형상을 선정하였다. Structural design of a mixing head part for a 8tonf class staged combustion cycle rocket engine was preformed. Structural stability of the mixing head part is a very important factor because it is loaded by high temperature and high pressure of oxidizer and fuel in addition to thrust load. A basic configuration for the mixing head part of the 8tonf class staged combustion cycle rocket engine was designed on the basis of the structural design requirements. The structural analysis was performed based on the designed basic configuration, and the structural weakness points was reinforced on the basis of the analysis results. Four reinforced design configurations including the basic configuration were analyzed to select structurally the most stable design configuration.
재생냉각식 액체로켓엔진의 연소기 형상 결정을 위한 예비 설계 방안
손민(Min Son),서민교(Minkyo Seo),구자예(Jaye Koo),조원국(Wonkook Cho),설우석(Wooseok Seol) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11
재생냉각식 액체로켓엔진의 예비 설계 단계에서 연소기 형상을 결정하기 위한 설계 방안을 제안하였다. CEA에서 예측된 연소 후 가스 물성치를 이용하여 로켓의 성능 및 재생냉각 성능을 계산하였다. 요구 추력, 연소실 압력, 주위 압력, 추진제 혼합비에 대해 1차원 관계식과 경험식으로 최적 유량과 연소기 성능을 예측하고, Rao 노즐 설계 기법을 활용하여 최종적으로 연소기 형상을 결정할 수 있는 방안을 제시하였다. A design plan was proposed for determining combustor configuration of regenerative- cooled liquid rocket engine in the process of preliminary design. Rocket performance and regenerative cooling results were calculated using the properties of combustion gas estimated in CEA. For required thrust, chamber pressure, atmosphere pressure and propellant mixture ratio the mass flow rate of propellants and combustor performance were predicted using one-dimensional and experimental equations. Finally, determinable plan for contour of combustor were presented through Rao nozzle design method.
뉴 스페이스 시대의 추진기관 개발 동향 분석 및 한국형발사체 75톤급 엔진의 미래
박순영(Soon-Young Park),이금오(Keum-Oh Lee),김대진(Daejin Lee),유재한(Jaehan Yoo),조원국(Wonkook Cho),김진한(Jinhan Kim) 한국추진공학회 2018 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2018 No.12
냉전시대를 전후한 종래의 정부주도(public sector driven)의 우주개발 패러다임이 민간 우주 산업 생태계의 자생적 혁신과 성장이라는 패러다임으로 전환되었다. 이에 본 연구에서는 ‘뉴 스페이스’시대의 주요 발사체 추진기관의 개발전략과 기술적인 시사점을 분석하고, 이러한 분석을 토대로 한국형발사체(KSLV-II)의 75톤급 엔진의 현재 기술 수준을 평가하였다. 아울러, 단계적 75톤급 엔진의 개선을 통하여 기존의 한국형발사체의 기술적인 인프라를 활용하고, 발사체 산업의 지속가능성을 확보할 수 있는 방안에 대한 전략을 제안하였다. The conventional public sector driven space development paradigm around the Cold-War era has been transformed into a new paradigm of the private space industry ecosystem based on the disruptive technologies and low cost. In this research, we analyzed the development strategies of these emerging innovative launch vehicles in the so-called New-Space era focused on the propulsion system and Liquid-propellant rocket engine. Also we evaluated the technical level of the 75tonf thrust level engine by comparing with the new-kids-on-the-block. At the same time, we proposed a upgrading strategy for the 75tonf thrust level engine that can secure the sustainability of launch vehicles industry in Korea.