고엔탈피 유동장 내 흡입구 연료분사 스크램제트 화염 특성

장원근(Won Keun Chang),양성모(Sungmo Yang),박기수(Gisu Park),최호진(Hojin Choi),진상욱(Sangwook Jin),변종열(Jong-Ryul Byun),황기영(Kiyoung Hwang) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

본 연구에서는 충격파 터널을 활용하여 마하 4 스크램제트 엔진 흡입구에서 다양한 유동 전온도(1280 K에서 1880 K)의 에틸렌 화염 특성을 조사하였다. 공동을 가진 이중압축램프 형상의 흡입구 모델과 카울을 사용하였으며, 모델의 흡입구에서 연료를 분사하였다. 실험 결과, 유동 전온도에 따라 각기 다른 화염 유지 특성이 관찰되었다. 본 실험을 통해 선행 연구결과보다 낮은 전온도 1530 K에서 화염유지가 가능함을 확인하였다. This paper describes an experimental investigation on the ethylene flame characteristics of a Mach 4 scramjet inlet at various flow total temperatures, ranging from 1280 K to 1880 K. The experiments were conducted in a shock tunnel. The test models consist of a double-compression ramp inlet model with a cavity and a cowl. The fuel was injected at the inlet. Depending on the flow condition, the flame-holding characteristics showed different patterns. The flame was maintained inside from the cavity to downstream region at a total temperature of 1530 K.

충격파 위치에 따른 에틸렌 화염유지 특성

장원근(Won Keun Chang),박기수(Gisu Park),변종열(Jong-Ryul Byun),진유인(Yuin Jin) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

본 연구에서는 충격파 터널을 활용하여 충격파의 위치 생성에 따른 에틸렌 화염유지 특성을 조사하였다. 마하 4, 엔탈피 1.78MJ/kg의 유동을 이용하였다 실험 모델은 공동이 설치된 웨지 모델과 카울로 구성하였다. 충격파가 연료분사 상단부터 후단에 입사하도록 카울의 위치를 조정하였다. 광학기법을 이용하여 시간에 따른 Shadowgraph 와 CH* 화학발광 이미지를 획득하였다. 본 실험 결과에 따르면, 화염 특성은 크게 세 가지로 구분된다. 첫 번째, 충격파가 연료분사 상단에 생성되면 cavity 내부의 CH* radical이 점진적으로 사라져서 화염 유지가 불가능하였다. 두 번째, 충격파가 cavity 램프에 입사되면 cavity위의 전단 유동층과 후단에서 화염이 유지되었다. 세 번째, 충격파가 연료분사 위치에 직접적으로 입사할 경우 cavity 내부부터 후단까지 화염이 유지됨을 확인하였다. 그리하여 충격파와의 상호작용을 통해 에틸렌 화염 유지가 기존 연구보다 더 낮은 엔탈피에서 가능함을 확인하였다. In this work, the supersonic flame-holding study of ethylene was experimentally investigated in a shock tunnel with a mach 4 flow(total enthalpy=1.78MJ/kg). A wedge-typed model with a wall cavity was used. Different cowl locations varying from upstream of injection to the cavity ramp were considered to observe the effect of shock impingement on flame-holding. Shadowgraph and CH* chemiluminescence visualization techniques were employed. The data showed that there are three types of interactions. The first interaction, with the cowl shock impinging upstream of the fuel injection, showed that a gradual quenching of CH* in the cavity. The second interaction, with the cowl shock at the cavity ramp, showed flame-holding was maintained in the shear layer above the cavity and downstream throughout. The third interaction, with the cowl shock impinges directly at the fuel interaction, showed that flame-holding was maintained in the entire region of the cavity and downstream. From the experiment, ethylene flame-holding can be maintained at much lower enthalpy using a shock impingement method.

연안오염총량관리제도의 성과와 향후 과제

장원근(Won Keun Chang),한기원(Kiwon Han) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경·에너지학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

이산화탄소 포집·저장 기술개발 정책의 사회적 수용성 제고를 위한 고찰

장원근(Won Keun Chang),최수빈(Subeen Choe),이종훈(Jonghoon Lee),이주용(Joo Yong Lee),박영민(YoungMin Park),최강화(Kang Hwa Choi) 한국에너지기후변화학회 2023 한국에너지기후변화학회 학술대회 Vol.2023 No.11

충격파 터널의 정상 유동 유지 시간 계산 및 연장을 위한 연구

김근영(Keun Young Kim),양성모(Sungmo Yang),장원근(Won Keun Chang),진상욱(Sangwook Jin),최호진(Hojin Choi),변종렬(Jongryul Byun),황기영(Kiyoung Hwang),박기수(Gisu Park) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

충격파 터널은 다른 지상시험장비에 비해 적은 경비로 쉽게 고엔탈피 환경을 모의할 수 있다는 장점을 가지지만 정상 유동 유지 시간이 수 ms로 짧다는 단점을 가지고 있다. 이에 본 연구진은 정상 유동 유지 시간을 늘리는 방안을 모색하였고 충격파관의 고압관과 저압관 길이 대비에 따른 정상 유동 유지 시간의 변화를 확인하고자 본 연구를 수행하였다. 실험에 앞서 1차원 해석 프로그램으로 충격파관 내의 유동 압력을 계산하여 충격파관 길이 대비에 따른 정상 유동 유지 시간 변화 양상을 확인하였다. 그리고 이를 바탕으로 충격파관 내의 실제 압력 측정 실험을 수행하였다. 본 논문에서는 충격파 터널의 정상 유동 시간 연장에 관한 결과를 비교 및 정리하여 수록하였다. Shock tunnels have the advantage that they can easily simulate high enthalpy condition with less cost compared to other ground test equipment, but they have a disadvantage that the steady flow holding time is short as several milliseconds. In this study, we tried to increase the steady flow holding time and investigated the variation of the steady flow holding time according to the contrast of the driver tube and the driven pipe of the shock tube. Before the experiment, the flow pressure in the shock tube was calculated by the one - dimensional analysis program, and the variation of the steady flow holding time according to the length of the shock tube was confirmed. Based on this, the actual pressure measurement experiment in the shock tube was performed. In this paper, we compare and summarize the results of the extension of the steady flow time of the shock tunnel.

마산만 연안거버넌스

이찬원(Chan Won Lee),장원근(Won Keun Chang),이성진(Sung Jin Lee) 한국해양환경·에너지학회 2016 한국해양환경공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.11

가리맛조개(Sinonovacula constricta: Bivalvia)의 성장과 생산 (경기 남양만 화성조간대)

고철환,양미라,장원근,Koh, Chul-Hwan,Yang, Mee-Ra,Chang, Won-Keun 한국해양학회 1997 바다 Vol.2 No.1

본 연구는 한국 조간대의 주요 수산자원인 가리맛조개(Sinonovacula constricta)의 서식밀도, 성장 및 생산량을 알아보기 위해서 수행되었다. 가리맛조개를 포함하는 맛류(razor clam 또는 jack knife clam)의 어획량은 연간 약 6,000여톤으로, 이들은 굴, 바지락, 동죽 다음으로 많이 어획된다. 1992년 5월부터 1993년 8월까지 약 1개월의 간격으로 총 14회에 걸쳐 맛류 생산의 50% 이상을 차지하는 가리맛조개를 경기도 화성 조간대에서 채집하였다. 가리맛조개의 서식밀도는 1 $m^2$당 92~165개체로 나타났다. 전반적으로 고연령군일수록 서식밀도가 낮았으나, 예외적으로 1991년에 가입한 연령군의 서식밀도는 1990년 연령군 보다 낮았다. 패각의 최장길이는 가을과 겨울사이에 두개의 크기군으로 나누어졌으나, 2월 이후에 어린 가리맛조개의 빠른 성장으로 하나로 합쳐지는 양상을 보였다. 어린 가리맛조개의 빠른 성장은 성장곡선에 의해서도 잘 나타났다. 전 생애동안 패각의 길이성장은 von Bertalanffy 성장식, $L_t=89.3{\times}[1-{\exp}\{-0.58{\times}(t+0.73)\}]$으로, 육질부의 건중량은 Gompertz 성장식, $W_t=5.00{\times}{\exp}\{-4.31{\times}{\exp}(-0.043{\times}t)\}$으로 적합되었다. 특히 육질부의 무게는 산란기인 8월에 전체 몸무게의 30% 정도가 감소하였다. 1992년 9월부터 1993년 8월까지 1년동안 가리맛조개의 육질부 총생산량은 약 150g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$로 추정되었다. 각 연령군별로 보면, 1992년생 가리맛조개의 생산량은 87.5 g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ 1991년생은 53.4 g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$, 1990년생은 59.0g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ 1989년생은 -30.0 g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$이었다. 가리맛조개의 생산량은 다른 이매패류에 비해 약 2~50배 정도 높은 것으로 나타났다. The present study reports the density, growth and production of a razor clam, Sinollovacula constricta, which is known to be one of the important fishreies catches from the Korean tidal flat. The annual yield reached to about 6,000 metric tons per year till 1994. The study was conducted on the Hwaseong tidal flat located on the central west coast, 40 kilometers south-west from Seoul. The annual yield of the razor clam in this area reached to about 50% of the total catch from the whole Korean coast. Samples were colleted monthly at 14 occasions from May 1992 to August 1993. Density of S. constricta ranged from 92~165 individuals per square meter during the study period. General trend of decreasing density was observed when the animal became older, but an exception was the year class of 1991 whose density was lower than that of 1990. The size of the shell was clearly separated into two classes during fall and winter (from September to February), however, the maximum frequency of the length of small size classes moved to right after February. It indicates a fast growth of young clams from spring to summer. Fast growth of the shell could also be examined by the growth curve. The shell growth of the whole life span was described by the von Bertalanffy equation of $L_t=89.3{\times}[1{\exp}\{-0.58{\times}(t+0.73\}]$. The growth in flesh dry weight was well fitted to the Gompertz growth model with the equation, $W_t=5.00{\times}{\exp}\{-4.31{\times}{\exp}(-0.043{\times}t)\}$. The clam lost about 30% of the body weight during spawning in August. The annual production calculated based on the data from September 1992 to August 1993 amounted to 150 g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ which was 2~50 fold higher than those of other bivalves occurred in Korea. This estimate was patitioned by each year classes; 87.5 by 1992, 53.4 by 1991, 59.0 by 1990 and -30.0 g $DW{\cdot}m^{-2}{\cdot}yr^{-1}$ by 1989 year class.

KAIST 스크램제트 실험 현황

양성모(Sungmo Yang),장원근(Eric Won Keun Chang),김근영(Keunyeong Kim),박철(Chul Park),박기수(Gisu Park),변종열(Jongryul Byun),최호진(Hojin Choi),진유인(Yuin Jin),진상욱(Sangwook Jin),황기영(Kiyoung Hwang) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.11

충격파 풍동에서의 자유 낙하 장치를 활용한 힘 측정

박진우(Jinwoo Park),장원근(Won Keun Chang),박기수(Gisu Park) 한국항공우주학회 2016 韓國航空宇宙學會誌 Vol.44 No.6

본 연구에서는 충격파 풍동을 이용하여 초음속 환경에서 사람 모델이 받는 압력과 가속도를 측정하였다. 전자석과 철가루가 내포되어 있는 3차원 사람 모델을 이용하여 모델 지지대로 인한 유동 흐름의 방해가 없는 자유 낙하 기법을 사용하였다. 마하 4 유동조건에서 자유 낙하 실험을 수행하였으며, 실험을 통해 획득한 유동 가시화 이미지로 시간에 따른 사람 모델의 위치 변화를 파악하고 이를 통해 모델에 가해진 힘을 측정하였다. In this paper, acceleration and pressure exerted on a human model were measured under a supersonic condition in a shock tunnel. In order to measure these in an interference-free environment, free-fall technique with an electromagnet and a three-dimensional iron-powdered human model was used. Free-fall experiment was conducted at Mach 4 and the force acting on the model was obtained by calculating the displacement from the flow visualization images.

충격파 시험 장치를 이용한 스크램제트 엔진 시험의 기술적 난제와 해결방안

양성모(Sungmo Yang),장원근(Won Keun Chang),김근영(Keun Young Kim),진상욱(Sangwook Jin),최호진(Hojin Choi),변종렬(Jongryul Byun),황기영(Kiyoung Hwang),박기수(Gisu Park) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12

스크램제트 엔진 개발을 위한 극초음속 유동 모의 시험을 수행하였다. 극초음속 유동장을 모사하기 위해서는 마하수, 레이놀즈수, 전온도 등을 모의할 수 있어야한다. 공기가열히터와 불어내기식 풍동 시설에서도 극초음속 유동의 마하수, 레이놀즈수, 전온도를 만족시킬 수 있으나 설비 구축과 운용에 많은 비용이 필요하여 대학수준에서는 현실적으로 운용이 불가능하다. 이러한 이유로 극초음속 환경 모사를 보다 적은 경비로 쉽고 빠르게 모사할 수 있는 시설인 충격파관이나 충격파관에 노즐을 부착시킨 구조의 충격파 터널이 범용적으로 널리 사용되고 있는 실정이다. KAIST 충격파 터널을 이용하여 스크램제트 엔진 연소 시험을 수행하였다. 그 과정에서 발생한 유동의 질식 현상, 격막 파편에 의한 유동장 교란, 다중분사 시스템, 노즐에 의한 불필요 충격파, 짧은 정상유동 시간 다섯 가지 문제점과 그 해결책을 정리하였다. This experiment was performed to simulate hypersonic flow condition that high speed flying scramjet encountered. To simulate the hypersonic flow field, it is necessary to be able to simulate Mach number, Reynolds number and total temperature. Vitiated air heater and blowing type wind tunnel facilities can satisfy these condition, however theses facilities are not practical in the university level because of large cost for construction and operation. For this reason, shock tube and shock tunnel, nozzle attached to shock tube, which is a facility that can simulate hypersonic condition with less expense, can be widely used. The purpose of this study is to investigate the difficulties and solution to the scramjet experiment using shock tunnel.