러시아의 액체로켓엔진 개발과정 및 전망

김철웅(Cheul-Woong Kim),박순영(Soonyoung Park),조원국(Won Kook Cho),설우석(Woo Seok Seol) 한국추진공학회 2010 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2010 No.11

액체로켓엔진 구성품 납품 및 인터페이스 관리

김철웅(Cheul Woong Kim),김인성(In Seong Kim),정은환(Eun Whan Jeong) 항공우주시스템공학회 2016 항공우주시스템공학회 학술대회 발표집 Vol.2016 No.11

유럽의 차세대 로켓 및 엔진 개발동향

김철웅(Kim, Cheul-Woong),임하영(Lim, Ha-Young),조규식(Cho, Kyu-Sik) 한국항공우주연구원 2018 항공우주산업기술동향 Vol.16 No.2

SpaceX의 성공적인 재사용 로켓 개발과 저비용 운용의 실현은 유럽의 우주산업 기관과 업체에 큰 충격을 주고 있다. 이에 유럽은 발사체 서비스와 위성시장의 변화에 적극 대처하고자 재사용이 가능한 저비용발사체 검증 시제인 CALLISTO 로켓의 개발을 시작했고, 민간 기업들과 저궤도 마이크로 위성 수요에 대응하기 위한 소형발사체 선행연구 계약을 체결했다. 엔진차원에서는 메탄을 연료로 사용하는 Prometheus 엔진을 중점 개발하고 있으며, 저비용 고신뢰도를 목표로 다양한 형태의 엔진들을 선행 연구하고 있다. The successful development and low-cost operation of SpaceX"s reusable rocket have given a great shock to the European space industry. In order to respond to the changes in the global launch vehicle service and satellite market, Europe began to develop CALLISTO demonstration launch vehicle which has the purpose to verify the optimal type of a reusable rocket, and concluded contracts about preliminary studies with European private companies to meet new demands of micro-satellites. With respect to rocket engine the methane fueled Prometheus engine is being developed, and researches on various types of engines for low-cost and high reliability are under way.

러시아 로켓엔진산업 구조개편과 엔진개발 동향

김철웅(Kim, Cheul-Woong),정은환(Jeong, Eun-Hwan) 한국항공우주연구원 2017 항공우주산업기술동향 Vol.15 No.2

러시아의 우주발사체 기술은 세계 최고수준으로 평가되고 있으나, 21세기에 들어와서 발사 사고가 증가하고, 국제정세도 러시아 우주산업에 부정적으로 진전되었다. 이에 따라 러시아정부는 로켓산업의 경쟁력을 제고하기 위하여 구조개편을 진행하였고 근래에 개편작업이 마무리 단계에 이르렀다. 본 논문은 러시아 로켓엔진 산업의 구조개편 결과와 로켓엔진관련 연구소들과 업체의 역할을 조사하였다. 독립적으로 운영되면서 서로 경쟁관계에 있었던 엔진 개발 및 제작관련 기관들이 현재 에네르고마쉬사로 통합되어서 22,300여명의 거대한 단일조직이 되었다. 러시아는 액체로켓엔진관련 기관들의 경영을 일원화하여 업체들간 중복 개발 등 낭비적 요소를 제거하고, 서로간의 협력을 이끌어내고자 시도하고 있다. Russia’s space technology has been rated at the highest level in the world, but in the 21st century the number of launch accident increased and international relationship became negative for the Russian space industry. As a result, the Russian government has carried out a large-scale restructuring to improve the competitiveness of the rocket industry. This paper investigates the restructuring results of the Russian rocket engine industry. Russian rocket engine manufacturers were integrated into the Energomash. It is attempting to remove the wasteful factors such as the overlapping development among the companies in the R&D of the Russian liquid rocket engine and to bring out cooperation between them.

액체로켓엔진의 사고위험 감소방안

김철웅(Cheul-Woong Kim),김승한(Seung-Han Kim),남창호(Chang-Ho Nam),설우석(Woo-Soek Seol) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

액체로켓엔진의 시험 및 운용에 있어서 사고의 예방과 피해의 축소는 중대한 과제이다. 본 논문은 엔진사고가 일어나는 과정의 각 단계를 정의하였고, 사고 예방 및 위험감소 방안을 결함제거, 비상상황이 사고로 발전하는 것을 막기 위한 사고위험요인 제거, 그리고 사고가 발생하였을 때 피해 축소 및 사고원인파악과 재발방지 부분으로 나누어 고찰하였다. 본 논문에서 제시된 방안들은 실제 엔진의 시험과 운용 시에 적용되어 사고의 위험도를 감소시키는데 이용될 수 있다. Research of methods for preventing accidents and minimizing losses during the liquid rocket engine (LRE) test and its exploration is of current importance. In this paper the steps of progress to LRE accidents are defined, and methods for preventing LRE accidents and minimizing losses from accidents are considered. The suggested methods in this paper can be applied to LRE test and exploration for protecting engine system from emergency situation.

액체로켓엔진 고공모사시험설비의 개념설계

김철웅(Cheul-Woong Kim),남창호(Chang-Ho Nam),김승한(Seung-Han Kim),설우석(Woo-Seok Seol) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.11

고공모사시험설비의 구축에는 엔진과 설비의 특성, 로켓의 임무 그리고 시험의 경제적 측면 등에 대한 종합적인 이해를 가지고 최적의 기술적 결정을 하여야 한다. 본 논문에서는 상단 액체로켓엔진의 고공모사시험설비를 구축하고자 할 때 개념설계단계에서 요구되는 일반적인 조건 및 요구사항을 고찰하였고, 초음속 디퓨저와 냉각수 용량에 대한 예비적인 계산을 수행하였다. To design a high altitude test facility for testing liquid rocket engine optimal technical solutions with general understanding about characteristics of engines and test stands, mission of a rocket and the financial aspects of tests are required. In this paper conditions and requirements needed at the stage of conceptual design of high altitude engine test facility were suggested, and preliminary calculations of the sizes of a supersonic diffuser and volume of cooling water were carried out.

액체로켓엔진의 진단 방법론 연구

김철웅(Cheul-Woong Kim),박순영(Soon-Young Park),조원국(Won-Kook Cho) 한국항공우주연구원 2012 항공우주기술 Vol.11 No.2

한정된 기간과 비용 하에 높은 신뢰도와 안전성을 갖는 엔진을 완성하기 위해서는 엔진개발과 병행하여 엔진에 최적화된 진단시스템의 개발이 필요하다. 본 연구에서는 진단시스템의 개발방향을 정립하기 위하여 해외문헌을 바탕으로 엔진에서 발생 가능한 고장들, 상태진단을 위한 검사파라미터의 특성, 진단방법들(실시간 진단법, 사후 진단법, 사고원인 분석법, 파라미터 계통법, 시험진단법)을 고찰하였고, 엔진 개발단계 및 운용단계에서 수행해야할 진단관련 과제들을 제시하였으며, 해외의 액체로켓엔진 진단사례를 정리하였다. To develop a liquid rocket engine with high reliability and safety under constraints of limited time and budget an optimal diagnosis system for the engine needs to be developed in parallel with the development of the engine. This paper is intended to set a development direction of the diagnosis system for the liquid rocket engine through the literature survey and addresses possible engine defects, characteristics of parameters for diagnosis and diagnostic methods including real-time diagnosis, post-test/post-flight diagnosis, fault detection method, parameter circuit method and test diagnosis. In addition tasks to be performed in the design and operation phases of the engine and foreign application case of engine diagnosis are presented.

미국의 재사용 발사체 개발

김철웅(Kim, Cheul-Woong),조규식(Cho, Gyu-Sik),노웅래(Roh, Woong-Rae) 한국항공우주연구원 2019 항공우주산업기술동향 Vol.17 No.1

2017년에 1단을 재사용한 Falcon-9로켓이 성공적으로 발사됨에 따라 재사용 발사체가 우주산업의 새로운 화두로 부상하였다. 세계 각국의 발사체개발업체들은 우주발사체시장에서 생존을 위해 재사용발사체 연구에 적극 뛰어들고 있고, 재사용 발사체의 선두주자인 SpaceX와 Blue Origin은 차세대 대형 재사용 발사체 BFR과 New Glenn을 개발하고 있다. 본 논문은 SpaceX와 Blue Origin을 중심으로 미국의 재사용 발사체 개발동향을 조사하고, 재사용 발사체의 운용적 측면, 발사체 기술 측면, 엔진 기술 측면에서 특징을 확인하였으며, 재사용 발사체 개발의 의미와 개발성공의 동력을 분석하였다. With the successful launch of the Falcon-9 rocket, which reused the first stage in 2017, reusable launch vehicles have emerged as a new topic in the space industry. Aerospace manufacturers in the world are actively developing reusable launch vehicles to survive in the space launch service market. SpaceX and Blue Origin, the leaders in reusable launch vehicles, are developing new large reusable launch vehicles ; BFR and New Glenn. This paper investigates the development trends of reusable rocket in the U.S. focusing on SpaceX and Blue Origin, identifies the characteristics of the reusable launch rocket in terms of operability, launch vehicle technology and engine technology. In addition, the paper analyzes the meaning and causes of success in reusable rocket development.

산화제펌프 입구에서 캐비테이션 발생 가능성 및 위험성 평가

김철웅(Cheul-Woong Kim),문인상(In-Sang Moon),V.A.베르샤드시키 한국유체기계학회 2006 유체기계 연구개발 발표회 논문집 Vol.- No.-

Upon a turbopump's running, cavitation may occur at the inlet of the LOx pump by pressure drop and heat transfer along the LOx feeding line. Since the cavitation can cause serious damage to the pump or to stop running, the absence of the cavitation at the inlet of a turbopump should be confirmed before the using the turbopump. In the present study, the calculation of the volume fraction of LOx gas phase at the inlet of the pump are performed with different temperatures of LOx in the tank, pressure drops and heat transfers along the feeding line. This calculation method can be applied to define the limits of thermal and hydraulic characteristics during the design of a LOx feeding system.

터보펌프 가스발생기 연계시험에서의 시험영역 설정과 설비 설계

남창호(Chang Ho Nam),김철웅(Cheul Woong Kim),김승한(Seung Han Kim),박순영(Soon Young Park) 한국추진공학회 2008 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2008 No.5

엔진의 비행, 구성품 성능 오차, 엔진 시스템 인증 기준에 따라 결정된 시스템 시험영역을 기준으로 하는 터보펌프 가스발생기 연계시험 영역 설정을 하였다. 연계시험 작동점에 해당하는 연소기 압력 모사를 위한 배관 손실계수와 터빈 출력 조정을 위한 스로틀 밸브의 손실계수를 결정하였다. The test range for turbopump and gas generator coupled test was determined considering the engine system test area which cover the qualification and development. Based on the test range, we determined the required loss coefficient for the throttle valves and lines.