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소형 이원추진제 추력기를 위한 재생냉각 유로형상 설계에 대한 선행연구
장동욱(Dongwook Jang),조성권(Sungkwon Jo),조황래(Hwangrae Cho),방정석(Jeongseok Bang),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2012 한국추진공학회지 Vol.16 No.2
Applicability of regenerative cooling in 2,500 N-class bipropellant thruster using hydrogen peroxide and kerosene was considered for improvement of performance and application in various missions. Calculation was performed by one dimensional approach using hydrogen peroxide as a coolant. The heat flux of thruster at nozzle throat was estimated at 18 ~ 20 ㎿/㎡ . Designed cooling channel width and height were 2.5 ㎜ and 0.5 ㎜, respectively. Based on designed cooling channel configuration, flat plate model was manufactured and tested for estimation of pressure drop in cooling channel, and CFD analysis was compared with the test result. The maximum error between CFD analysis and experimental result was approximately 13% and average error was approximately 5%.
과산화수소 분해용 망간 촉매의 균일성 향상을 위한 초음파 처리
장동욱(Dongwook Jang),오택현(Taek Hyun Oh),이다혜(Dahae Lee),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12
과산화수소 단일추진제 추력기의 균일성 향상을 위하여 초음파 처리를 이용한 망간 촉매 제작을 수행하였다. 초음파를 사용한 촉매 제작은 다수의 연구그룹에 의해 성능 향상이 보고되고 있다. 기존의 단순 침적법으로 제작한 촉매와 성능 비교를 위해 반응성 실험을 실시하였다. 반응성 실험 결과 초음파 처리를 한 촉매에서 촉매의 균일성과 반응성 모두 큰 폭으로 증가하였다. 고유량 환경에서 경향성을 알아보기 위해 50 N 단일추진제 추력기 펄스 작동 실험을 수행하였다. 실험 결과 상승시간 (Rising time)과 압력 불안정성 특성이 기존 단순 침적법으로 제작한 촉매에 비해 모두 2배씩 상승하였다. In order to improve the catalyst distribution of manganese catalyst, which was used in H₂O₂ monopropellant thruster, the catalyst preparation process was carried out using the ultrasound treatment. The reactivity test were conducted for performance comparison between the catalysts which were made by incipient wetness method and the ultrasound treatment. The test results showed that the catalyst using ultrasound treatment increase the uniformity and reactivity than that of catalyst using incipient wetness method. In order to observe the trend in high mass flow rate condition, the 50 N vacuum class monopropellant thruster tests were also carried out. In the test result of catalyst using ultrasound, the rising time and pressure instability were twice better than in the case of catalyst which was made by incipient wetness method.
분산형 전원이 연계된 Radial 및 Loop 구조 배전계통의 Z-bus기반 조류해석 방법
장동욱(Dongwook Jang),정재성(Jaesung Jung),조남훈(Namhun Cho) 대한전기학회 2021 대한전기학회 학술대회 논문집 Vol.2021 No.7
분산형 전원의 증가로 인해 기존의 radial 배전계통에 양방향으로 전력 공급이 가능한 Loop 배전계통이 접목한 형태의 계통 운영이 고려되고 있다. 분산형 전원이 배전계통에 연계됨에 따라 분산형 전원이 미치는 영향 해석을 위해 과거엔 중요시 여기지 않았던 배전계통 조류 및 고장해석의 필요성이 강조되고 있다. 기존의 해석 방식으로 뉴튼-랩슨 방법을 많이 사용하고 있으나, 노드 수가 많은 분산형 전원이 연계된 배전계통 계산 시, 자코비안 역행렬 계산으로 인한 계산량이 크게 증가하여 효율성이 낮아진다. 본 논문에서 제안하는 버스 임피던스를 활용한 방법은 임피던스 행렬의 정의를 활용하여 고안된 방법으로, 역행렬 계산과정이 없어 뉴튼-랩슨법에 비해 계산 시간을 단축할 수 있어, 효율적인 계통해석을 가능하게 도와준다. 본 논문에서는 Z<sub>bus</sub> 를 적용한 분산형 전원 연계 Radial 및 Loop배전계통 해석 방법을 제안하고자 한다.
장동욱(Dongwook Jang),강신재(Shinjae Kang),이성민(Sungmin Lee),조성권(Sungkwon Jo),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.5
우주 환경에서 단일추진제 추력기의 운용조건 확립하기 위하여 과산화수소를 이용한 단일추진제 추력기의 예열 조건에 대한 연구를 진행하였다. 실험에 사용된 추력기는 진공 50 N의 추력기를 사용하였고 촉매는 망간촉매 그리고 90 wt% 의 과산화수소를 추진제로 사용하였다. 실험은 예열을 하지 않은 냉시동 시험과 50 °C 부터 50 °C 간격으로 250 °C 까지 촉매베드를 가열하는 예열 시동 시험을 진행하였다. 실험 결과 예열을 한 경우 150 °C 까지는 응답특성과 압력 불안정성이 향상되었다. 하지만 150 °C 이상 예열할 경우에는 150 °C 로 예열했을 때와 큰 차이를 보이지 않았다. 따라서 과산화수소 단일추진제 추력기의 적정 예열 온도는 150 °C 근처로 추정된다. In order to establish operation condition of hydrogen peroxide monopropellant thruster in space environment, preheating characteristics research of monopropellant thruster was conducted. Thruster using in this research was 50 N class in vacuum condition and catalyst was manganese oxide catalyst and propellant was 90 wt% rocket grade hydrogen peroxide. The test cases are non-preheating case and preheating cases that the thruster was preheated from 50 °C to 250 °C at intervals of 50 °C. In the results, the pressure instability and response time sharply decreased until 150 °C in preheating case. However, there were not significant difference between preheating over 150 °C cases and preheating 150 °C case. Therefore, the proper preheating temperature of hydrogen peroxide monopropellant thruster using manganese oxide catalyst was estimated around 150 °C.
단일추진제 추력기 내 촉매대 압력강하에 따른 분해효율에 대한 연구
장동욱(Dongwook Jang),곽영출(Youngchul Kwak),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2013 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2013 No.12
단일 추진제 추력기내의 압력강하가 추력기 성능에 미치는 영향에 대해서 연구를 진행하였다. 가압압력을 변화시키면서 유량 및 촉매대의 압력강하를 조절하였고, 촉매 베드의 길이를 변화시켜가면서 실험을 진행하였다. 그 결과 40 mm, 35 mm, 30 mm의 촉매 베드 길이를 가질 때 각각 99%, 97%, 95%의 최대 분해효율을 가지는 것을 확인하였다. 또한 최대 분해효율이 발생하는 시점의 압력강하 최소값은 각각 9 bar, 6.5 bar, 5 bar로 확인되었다. 따라서 단일추진제 추력기의 최대효율을 내기 위해서는 촉매단에 적절한 압력강하가 필요하다는 것을 확인 하였다. Effect of pressure drop of catalyst bed in monopropellant thruster on thruster performance was performed. The experiment were performed vary with feeding pressure for control mass flow rate and pressure drop in catalyst bed. And test were conducted by changing catalyst bed length using nickel foam. As a results, when the bed length were 40 mm, 35 mm, 30 mm then decomposition efficiency were 99%, 97%, 95% respectively. The maximum decomposition efficiency was achieved when the minimum pressure drop was 9, 6.5 and 5 bar in catalyst bed respectively. Therefore, appropriate pressure drop in catalyst bed is needed for maximum performance of monopropellant thruster.