MEMS 고체 추진제 추력기의 성능 예측에 관한 연구

정주영(Juyeong Jung),서대반(Daeban seo),이종광(Jongkwang Lee) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5

고체 추진제 추력기의 성능예측과 해석기법 확립을 위해 수치적 해석을 진행하였다. 성능예측을 위해 점성경계층과 노즐 벽을 통한 열손실이 마이크로스케일 노즐에 미치는 영향을 자세하게 분석하였다. 해석에 사용된 마이크로 노즐은 노즐 목 지름이 416 μm이며 1.85의 면적비를 갖는다. 1D 내탄도 모델의 해석결과 최대추력은 3836 mN이었으며 총 역적은 0.42 mNs, 추진체 챔버의 최고압력은 197 bar이었다. 1D 내탄도 모델의 챔버압력을 적용하여 수행한 CFD 열손실 모델은 최대추력 3194 mN, 총 역적 0.35 mNs이었으며, 1D 내탄도 모델과 CFD 열손실 모델의 최대추력 차이는 16.73%이었다. Numerical simulations of the micro nozzle flow were carried out to predict the thrust of the MEMS solid propellant thruster and establish the modeling tools capable of predicting the performance of MEMS thruster. The nozzle throat was 416 μm, and the area ratio of the micro-nozzle was 1.85. The computational results of the internal ballistics gave a maximum chamber pressure of 197 bar, a maximum thrust of 3836 mN, and a total impulse of 0.42 mNs. CFD based on the results of the internal ballistic design was performed to analyze the unsteady characteristics of the MEMS thruster. The maximum thrust and total impulse were 3194 mN, and 0.35 mNs for heat loss model respectively. The maximum thrust difference between internal ballistics and CFD was about 16.73%.

인공위성용 흑체 시스템의 온도제어를 위한 수치적 연구

정주영(Juyeong Jung),김태규(Taegyu Kim),이종광(Jongkwang Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

인공위성용 IR(Infrared)센서의 작동/비작동 특성에 기인한 비 균일 출력특성 보정과 측정 대상체의 추정 정확도를 높이기 위해 MEMS 기술을 적용한 마이크로 히터를 흑체 시스템에 적용하였다. 이로 인해 시스템의 단순화 및 경량화가 가능하다. IR센서에 열원을 제공해주는 기판은 높은 열전도도를 가지고 있는 실리콘 웨이퍼를 사용하였다. 이 연구의 목표는 40 ℃에서의 실리콘 웨이퍼 표면 평균온도 균일도가 0.1%이내의 값을 갖는 것이다. 이를 만족시키기 위해 각각의 case에 총 13개의 마이크로 히터를 배치하였으며, 온도분포 해석 결과 히터간격을 가장 넓게 가져간 case의 표면온도 균일도가 0.08%로 가장 균일하였다. MEMS-based micro heaters were embedded on the silicon wafer in the black body to calibrate non-uniform output characteristics for the spaceborne infrared sensors due to the repeated operational work/non-work during on bit operations, and to increase the estimation accuracy of the measurement object. In using MEMS technology, black body system can be enabled to simplify system and light design. For satisfying the aim of the development, 13 heaters were used to produce temperature uniformity. For the thermal analysis, three samples which had difference distance between heaters were used. In results, third sample which had the largest distance between heaters was good at temperature uniformity.

초소형위성 탑재를 위한 마이크로 점화기의 성능 분석 및 재연성 실험

정주영(Juyeong Jung),서대반(Daeban Seo),김태규(Taegyu Kim),오현웅(Hyunung Oh),이종광(Jongkwang Lee) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5

이 논문은 개선된 점화특성을 가진 마이크로 점화기에 관한 것이다. 제안된 점화기의 점화특성은 수치해석을 통해 평가 되었으며, 점화기의 점화특성은 점화기에 인가되는 전압이 증가 할수록 점화지연, 점화 에너지가 지수적으로 감소하는 경향을 보였다. 점화기의 성능 재연성을 확인하기 위해 점화실험이 수행 되었으며 실험에서 관측된 평균 점화지연은 인가전압 15.37 V에서 17.08 ms, 평균 표준편차는 1.96 ms였다. 이러한 결과에 기인하여, 제안된 점화기의 재연성 향상이 확인 되었다. This paper presents the study of a micro igniter with improved ignition characteristics. The ignition characteristics of the proposed igniter was estimated through a numerical simulation. The numerical simulation indicated that the ignition characteristics depended on the input voltage and the ignition delay and the ignition energy exponentially decreased as the voltage increased. Ignition tests were conducted in order to verify the performance repeatability. The averaged ignition delay and its standard deviation at 15.37 V were 17.08 and 1.96 ms, respectively. Based on these results, the improvement of repeatability was verified.

직접 접촉식 마이크로 점화기의 성능 평가

정주영(Juyeong Jung),서대반(Daeban Seo),김태규(Taegyu Kim),오현웅(Hyunung Oh),이종광(Jongkwang Lee) 한국추진공학회 2014 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2014 No.12

MEMS 추력기를 위한 직접 접촉식 마이크로 점화기를 제안하였다. 제안된 점화기는 Pt/Ti 코일을 유리 박막의 하단에 배치하여 점화 특성을 향상시킬 수 있으며, 유리 박막의 두께를 균일하게 제작할 수 있어 성능 재연성을 향상시킬 수 있다. 직접 접촉식 마이크로 점화기의 성능을 확인해보기 위한 수치 해석을 수행하였다. 코일 표면에서 열유속이 5.66 ㎿/㎡인 경우 기존의 유리 박막 보다 점화 지연이 4.86% 짧아졌으며, 점화 지연은 열유속이 증가함에 따라 지수적으로 감소하는 특성을 보였다. 수치 해석 결과 제안한 점화기가 기존의 점화기에 보다 우수한 점화 성능을 가짐을 확인하였다. Micro igniter using direct contact ignition for MEMS thruster was proposed. The Pt/Ti coil was placed under the glass membrane in order to improve the ignition characteristic. Another merit of the proposed micro igniter is the uniform thickness of the glass membrane to enhance the repeatability. The effectiveness of the micro igniter using direct contact ignition was estimated through a numerical simulation. Ignition delay was 4.86 % shorter than previous micro igniter on the glass-ceramic membrane at the input heat flux of 5.66 ㎿/㎡. The ignition delay and energy exponentially decreased as the input heat flux increased. From the numerical simulation, we confirmed that the ignition characteristics of the proposed micro igniter surpassed that of the previous micro igniter.

배터리 열폭주 방지용 냉각기술 수치 평가

정주영(Jung, Juyeong),권태순(Kwon, Taesoon),박원희(Park, Won-Hee),이덕희(Lee, Duckhee) 한국방재학회 2021 한국방재학회논문집 Vol.21 No.5

전 세계적인 친환경 정책 이슈로 인한 에너지 시장의 성장은 ESS (Energy storage system)와 관련된 리튬이온전지 시장의 동반 성장을 불러오고 있다. 그러나 리튬이온전지를 사용한 ESS에서 화재사고가 발생하면 리튬이 함유된 전기화재 특성과 셀 단위 전지를 하우징하여 관리하는 구조적 특성으로 인해 화재 발생시 소화 약제의 침투가 어려워 기존 소화 시스템으로의 대처한계가 명확하다. 이러한 이유로 ESS는 화재 사전예방 및 확산방지 시스템에 대한 연구가 필요하며, 이 논문에서는 Computational fluid dynamics (CFD)를 활용하여 실제 적용이 용이한 냉각제인 Phase change material (PCM)과 열전소자의 냉각특성을 평가하였다. PCM을 활용한 냉각모델에서는 PCM의 질량과 승온 시간의 상관관계 분석을 통해 발열전지의 온도가 정상범위에서 벗어났을 때 PCM을 통한 온도조절이 가능함을 확인하였으며, 열전소자를 활용한 냉각모델에서는 200 W의 발열 조건에서 출력이 40 W인 모델의 해석결과를 통해 발열량과 열전소자의 출력이 단시간에 열평형을 이룰 수 있음을 확인하였다. The growth of the energy market due to global eco-friendly policy issues is leading to the growth of the lithium-ion battery market related to the energy storage system (ESS). However, if a fire occurs in an ESS using lithium-ion batteries, it is difficult to penetrate fire extinguishing agents due to the structural characteristics of lithium-containing electrical fire and cell-unit batteries. For this reason, ESS needs to study fire prevention and diffusion prevention systems; in this paper, computational fluid dynamics (CFD) are utilized to evaluate the cooling properties of PCM and thermoelectric devices, which are easy to apply in practice. In the PCM model, the correlation between the mass of the PCM and its temperature rise time confirmed that temperature control through PCM is possible when the temperature of the heating battery is out of the normal range. In the thermoelectric module, the numerical results of the model with an output of 40 W under the input power of 200 W confirmed that the heating value and the output of the thermoelectric module can create thermal equilibrium in a short time.

대형 경유차량의 SCR 장치 내구성 및 성능변화 평가

박기영(Giyoung Park),권만재(Manjae Kwon),정주영(Juyeong Jung),송호영(Hoyoung Song),김기호(Kiho Kim),이성욱(Seangwock Lee) 한국자동차공학회 2019 한국 자동차공학회논문집 Vol.27 No.5

동결분쇄를 이용한 보리싹, 울금, 황칠, 상황버섯의 영양성분 증진 및 투과 효과

이일남 ( Il-nam Lee ),한예은 ( Ye-eun Han ),정호준 ( Ho-jun Jeong ),박하은 ( Haeun Park ),정주영 ( Juyeong Jung ),이진규 ( Jin-kyu Rhee ) 한국산업식품공학회 2017 산업 식품공학 Vol.21 No.4

본 연구에서는 건조조건과 분쇄조건을 달리하거나 추출한 식물류의 영양성분 함량과 영양성분의 보존율을 비교 분석하였다. 동결분쇄한 식물류는 일반분쇄 하거나 추출한 식물류에 비하여 영양성분의 보존율이 높은 것으로 나타났다. 인공생체막에서 영양성분의 투과도를 분석한 결과 동결분쇄한 식물류의 영양성분이 잘 투과하였다. 분쇄과정에서 열발생을 최소화하고 입도를 작게 하는 동결분쇄 기술이 식물류 원료를 우수한 식물소재로 가공할 수 있는 기술임을 확인하였다. The purpose of this study was to improve the nutrition and the permeability of functional plants by using cryogenic grinding technology. Barley sprouts, Curcuma longa L., Dendropanax morbifera LEV., Phellinus linteus were dried, ground and extracted in different temperature conditions. Powder size of barley sprouts and Curcuma longa L. were about 50 μm and Dendropanax morbifera LEV. and Phellinus linteus were about 20 μm. Cryogenic ground of Barley sprouts preserved 18.27-124.65% of nutrients such as protein, ash, carbohydrate, beta carotene, minerals, vitamins. Cryogenic grinding powder of Curcuma longa L. show high nutrients retention rate of lipid and carbohydrate. Permeability was measured by Parallel Artificial Membrane Permeability Assay (PAMPA) to predict passive gastrointestinal absorption. Permeability of saponarin, which is marker compound of Barley sprouts, is 9.88 times higher in cryogenic grinding powder than ambient grinding powder. Curcumin permability is 3.1 times higher than ambient grinded powder. As a result, particle size, nutrition, protein digestion degree and permeability demonstrated a positive relationship with the decreasing grinding temperature for the powders. These results confirm that the cryogenic grinding method had good suitability to increase functionality of plants, since it could minimize the heat generated while processing and effectively reduce the particle size.