최근의 우주발사체용 청정추진제 추력기 동향 검토

조인현(Cho, In-Hyun),한상엽(Han, Sang-Yeop) 한국항공우주연구원 2015 항공우주산업기술동향 Vol.13 No.2

일원추진제 추력기는 위성이나 우주발사체에 광범위하게 사용된다. 많은 경우 하이드라진을 추진제로 사용하고 있다. 그런데 하이드라진은 독성이 강하고 발사켐페인에 사용하기엔 위험성이 높다. 최근 저독성(청정) 추진제가 하이드라진을 대체하는 추진제로서 각광을 받고 있다. 이는 독성추진제 생산, 저작, 사용에 따른 비용증가가 주원인이다. ADN, HAN등이 차세대 추력기용 추진제로 거론되면 고순도 과산화수소 또한 많은 연구가 이루어지고 있다. 본 연구는 우주발사체나 위성 자세제어시스템용 추력기에 청정추진제를 적용한 최근의 사례를 정리하였다. ADN, HAN 그리고 과산화수소가 새롭게 개발하는 여러 발사체에 적용되고 있다. Mono-propellant thrusters are widely used for both satellites and space launch vehicles. These thrusters are mostly using hydrazine as a propellant. However, hydrazine is highly toxic and dangerous for handling in the period of launch vehicle campaign. Recently, low toxity (green) liquid propellant have attracted attention as possible replacements for hydrazine. This is due to the significant increase in the cost of production, storage and handling of toxic propellants. This paper review the application of green propellant thrusters for space launcher or satellite attitude control system on the development process go on. ADN, HAN and hydrogen peroxide thruster system is adapted for new space launcher attitude control system.

‘여가(Leisure)’로서의 쉼의 가치와 도덕과 교육

한상엽 ( Han Sang-yeop ) 한국초등도덕교육학회 2020 초등도덕교육 Vol.0 No.67

피이퍼(Josef Pieper)의 여가(leisure)로서의 쉼의 가치를 도덕과 교육 내용 요소에 반영하여, 교육풍토에서 학생들의 진정한 쉼이 필요함을 알리는 것이 본 논문의 의도이다. 피이퍼의 여가의 의미와 특징을 분석한 결과 그 특징은 첫째, 여가는 노동을 규정한다는 것이고, 둘째, 여가는 라티오와 인텔렉투스의 직교를 통하여 전인을 지향한다는 것이다. 여가를 지향하는 교육과 도덕과 교육은 ‘전인 성장’이라는 공통 목표 아래 ‘직교’할 수 있다. ‘전인 성장’은 형이상학과 초월의 영역에서 다루어지며 이는 피이퍼가 말하는 ‘카팍스 우니베르시로서의 인간(homo capax universi)’의 특징과 부합한다. 도덕과 교육과 여가로서의 쉼의 가치는 서로 직교하며, 직교의 터전은 ‘초월’이다. 모든 교과 교육 중 초월을 다루는 교과는 도덕과가 유일하며, 이러한 도덕과 교육에서 쉼의 가치를 온전하게 구현하기 위해서는 도덕과 내용 영역 중 ‘자연·초월과의 관계’의 영역에서 쉼의 가치를 명시적으로 반영해야 한다. The Purpose of this paper to relate the value of rest as a Leisure for Josef Pieper to the moral subject-matter education, and to inform that students need genuine rest in our educational climate. After analyzing the meaning and characteristics of the Leisure of the Pieper, the characteristic is that first, Leisure defines labor, and second, Leisure is directed toward the former through ‘right-angled’ relations between Ratio and Intellectus. Education and moral subject-matter education aimed at Leisure can be 'right-angled' under the common goal of 'whole man-growth'. ‘whole man-growth’ is dealt with in the area of metaphysics and the area of Transcendence, which is consistent with what Piper calls ‘homo capax universion’. Moral subject-matter education and value of rest as leisure are 'right-angled' each other, and orthogonal land is 'transcendence'. Of all the education programs, the moral subject-matter is the only one that deals with transcendence. In order to fully realize the value of rest in this moral subject-matter education, the value of rest must be explicitly reflected in the area of ‘relationship with nature and transcendence’ among the moral subject-matter education content.

KSR-Ⅲ Rocket 종합 시험 설비에서 발생한 열-음향 불안정 현상에 관한 연구

조상연(Sang Yeon Cho),강선일(Sun Il Kang),한상엽(Sang Yeop Han),조인현(In Hyun Cho),오승협(Seung Hyub Oh),이대성(Dae Sung Lee) 한국소음진동공학회 2002 한국소음진동공학회 심포지엄 Vol.2002 No.1

극저온 추진제탱크 가압효율 계산

권오성(Oh-Sung Kwon),김병훈(Byung-Hun Kim),길경섭(Gyoung-Sub Kil),한상엽(Sang-Yeop Han) 한국항공우주연구원 2013 항공우주기술 Vol.12 No.2

극저온 추진제탱크에서의 추진제 배출 시험데이터와 해석 프로그램을 이용하여 극저온 추진제탱크 얼리지와 관련된 에너지 흐름을 파악하고 추진제탱크의 가압효율을 계산하였다. 얼리지와 관련된 에너지 항목을 결정하고 각 항목의 계산방법을 설명하였다. 탱크의 압력, 탱크로 유입되는 가압가스의 온도를 달리한 세 가지 경우의 시험데이터를 사용하였는데, 시험조건 범위에서 가압효율은 13.9% ~ 19.3%로서 상당히 낮게 나타났다. 탱크로 유입된 에너지 중 외부로 손실되는 에너지가 55.2% ~ 67.6%였으며 이중 탱크 벽면을 통한 손실이 가장 큰 비중을 차지하였다. 탱크로 유입되는 가압가스의 온도가 같을 경우, 탱크압력에 관계없이 각 에너지 항목의 상대적인 크기는 거의 동일하였다. 시험데이터를 이용하여 collapse factor를 계산하였고 열손실 비율과의 관계를 살펴보았다. In this paper, the energy flows related to cryogenic propellant tank ullage were understood and pressurization efficiency of the tank was calculated using propellant feeding test data with the help of calculation program. The related energy flow terms and calculation method of each terms were described. Three test data of different tank pressure and incoming pressurant temperature were used. Under the test conditions, the pressurization efficiency was low in the range of 13.9% ~ 19.3%. The proportion of energy loss to the incoming pressurant energy was in the range of 55.2% ~ 67.6%. The energy loss to the propellant tank wall was the biggest one. If the temperature of incoming pressurant was the same, the rates of each energy flows to the incoming energy were almost the same regardless of the propellant tank pressure. The collapse factor of propellant tank was calculated using test data, and the relation of it to the heat loss rate was observed.

영상분석을 통한 KL-3 엔진 노즐목 삭마 경향 분석

김영한(Young-Han Kim),박성진(Sung-Jin park),류철성(Chul-Sung Ryu),김용욱(Yong-Woo Kim),한상엽(Sang-Yeop Han),김병훈(Byung-Hun Kim) 한국연소학회 2003 KOSCOSYMPOSIUM논문집 Vol.- No.-

추진제탱크 가압용 인젝터 출구에서의 유동가시화 및 해석

권오성(Oh-Sung Kwon),한상엽(Sang-Yeop Han),권기정(Ki-Jung Kwon),정용갑(Yong-Cahp Chung) 한국항공우주학회 2010 韓國航空宇宙學會誌 Vol.38 No.1

추진제탱크 가압용 인젝터는 액체추진기관 발사체의 가압시스템에서 추진제탱크로 유입되는 가압가스의 유속을 감소시키고 이를 적절히 분산시키기 위해 사용된다. 인젝터의 형상에 따라 추진제탱크 내부 얼리지의 온도분포가 달라지게 되는데, 이것은 가압가스 소모량과 추진제탱크 내의 열적인 현상들에 영향을 미친다. 본 논문에서는 추진제탱크 얼리지가 성층화된 온도분포를 가질 수 있도록 하는 디퓨저 형상의 인젝터에 대하여 출구 유동형태를 살펴보았다. 입자영상유속계 기법을 이용하여 제작된 인젝터 출구에서의 가압가스 유동을 가시화하였고, 이를 CFD 해석결과와 비교하였다. 해석결과는 측정결과와 비교적 잘 일치하였고, 이것을 추진제탱크 얼리지 해석에 있어 입구조건으로 사용하여 얼리지의 상태를 확인하였다. Propellant tank pressurizing gas injector is used in the pressurization system of liquid propellant rocket to reduce incoming gas velocity and distribute the gas in the tank. Temperature distribution in the propellant tank ullage is varied according to the gas injector shape, and it has influence on the required pressurant gas and thermal phenomena in the tank. In this paper, diffuser type gas injector was studied to make the ullage have stratified temperature distribution. Injected gas flow at the outlet of prototype diffuser was visulized using particle image velocimetry method and it was compared with the results of calculation. Calculation was well agreed with measurement and was used as an inlet condition of propellant tank ullage calculation.

운용조건 변화에 따른 추진제탱크 가압가스 요구량 예측

권오성(Oh-Sung Kwon),한상엽(Sang-Yeop Han),조인현(In-Hyun Cho) 한국항공우주연구원 2011 항공우주기술 Vol.10 No.1

추진제탱크 가압가스 요구량 예측을 위해 개발된 수치해석 모델을 사용하여 운용조건에 따른 가압가스 요구량 변화를 살펴보았다. 한국형발사체 1단 산화제탱크의 개념설계 결과를 기준 모델로 정하였고, 산화제탱크로 유입되는 가압가스의 온도, 산화제의 체적유량, 산화제탱크 길이 대 직경의 비를 운용 변수로 선정하였다. 가압가스 요구량 및 질량유량, collapse factor, 얼리지 온도분포를 예측하였고, 그 결과 가압가스의 온도가 가압가스 요구량에 가장 큰 영향을 미침을 확인하였다. 또한 얼리지에 대한 에너지 분석을 통하여 추진제탱크의 가압효율을 계산하였고, 유입된 가압가스 에너지 중 추진제탱크 벽면을 통한 열손실이 가장 큼을 확인하였다. The pressurant mass required for propellant tank pressurization with operating condition variation was estimated by using the numerical model already developed for this purpose. The model was applied to the concept design results of KSLV-II first stage oxygen tank. The supplied pressurant temperature, oxygen volumetric flow rate, and the ratio of length to diameter of the tank were selected as variables. The required pressurant mass and mass flow rate, collapse factor, ullage temperature distribution were predicted, and the results showed that the pressurant temperature had the largest effect on the amount of the required pressurant mass. The pressurizing efficiency of the propellant tank was calculated through analyzing energy distribution in the ullage. It was found that the gas-to-wall heat transfer in the ullage was dominant, and much of the pressurant energy was lost to tank wall heating.

액체로켓 추진기관에서의 극저온 추진제 탑재량 및 잔류량 예측기법

조남경(Mam-Kyung Cho),한상엽(Sang-Yeop Han),김영목(Young-Mog Kim) 한국추진공학회 2005 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.11

우주발사체용 액체추진시스템 설계 프로세스

김희태(Hui-Tae Kim),한상엽(Sang-Yeop Han),이한주(Han-Ju Lee),조기주(Kie-Joo Cho),오승협(Seung-Hyub Oh) 한국추진공학회 2005 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2005 No.4

산화제 벤트/릴리프밸브 유량 특성 연구

고현석(Hyeonseok Koh),한상엽(Sang Yeop Han) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

한국형발사체 산화제 탱크에 장착되는 산화제 벤트/릴리프밸브는 지상에서 극저온 산화제를 충전할 때 탱크 내의 과압을 해소할 수 있도록 충분한 용량 계수(Cv)를 가져야 한다. 출구 직경 100 mm인 상세설계 형상에 대한 유동해석 결과 Cv 값이 244로 예측되었다. 출구 직경이 각각 85, 100 mm인 시제품에 대하여 수류시험을 수행하여 유량 특성을 파악하였다. 밸브가 완전히 개방된 상태에서 수류시험을 수행한 결과 Cv 값이 각각 195, 229로 측정되었다. 용량 계수 해석 및 시험 결과를 참고하여 산화제 벤트/릴리프밸브 및 벤트시스템에 대한 형상을 결정할 계획이다. An oxidizer vent relief valve for cryogenic oxidizer tank of KSLV-II should have enough flow capacity to relieve the over-pressurization of oxidizer tank during filling. The flow analysis for the critical design model with the outlet diameter of 100 mm predicted that flow coefficient, Cv would be 244. The water flow tests were performed for the development models in fully opened state to find out the flow characteristics. The flow test results showed that the average Cv of two valves with the outlet diameters of 85 and 100 mm were 195 and 229 respectively. Referring to the analysis and test result for flow coefficient, we will plan to determine the configuration of oxidizer vent relief valve and vent system.