하이브리드 로켓 노즐의 삭마 특성 평가

이다혜(Dahae Lee),강신재(Shinjae Kang),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

하이브리드 로켓 엔진의 노즐 냉각은 삭마 냉각 방식을 사용할 수 있다. 삭마 냉각 방식은 노즐 내벽에 열-물리적 특성이 우수한 삭마성 내열 재료를 삽입하여 열을 흡수한다. 본 연구에서는 과산화수소를 산화제로 사용하는 250 N급 하이브리드 로켓 엔진에 삭마 노즐을 적용하고, 연소 실험을 통해 재료의 삭마 특성을 평가하였다. 삭마 노즐은 흑연과 탄소-탄소 복합재료로 제작되었다. 30초 연소 실험을 통해 각 재료의 평균 삭마율을 측정하였다. 실험 결과 흑연 노즐의 목 지름은 9.25 mm에서 최대 10 mm로 커졌으며, 탄소-탄소 노즐은 9.25 mm에서 최대 18.09 mm로 증가하였다. 또한, 삭마로 인한 노즐 목 면적 증가에 따른 연소실 압력, 산화제 질량 유량 등의 엔진 성능 변화를 관찰하였다. Hybrid rocket engine widely employ ablative cooling method for nozzle cooling. Ablative cooling is a method inserting material with excellent thermo-physical properties to protect rocket nozzle. In this study, ablation characteristics was evaluated by static firing test of 250 N hybrid rocket engine using hydrogen peroxide as an oxidizer. Ablative nozzles were fabricated of graphite and carbon-carbon composites with a throat diameter of 9.25 mm. The erosion rate was measured after static firing test for 30 s. As a result, the maximum diameter of the graphite and carbon-carbon increased to 10 mm and 18.09 mm respectively. Performance variations of engine, such as chamber pressure and oxidizer mass flow rate, were investigated depending on increased nozzle throat area by ablation.

3톤급 메탄 연소기 개발 현황

이겸(Gyeom Lee),이은광(Eunkwang Lee),이다혜(Dahae Lee),이근석(Keunseok Lee),남창현(Changhyun Nam),신동윤(Yoon Shin),서성현(Seonghyeon Seo) 한국추진공학회 2022 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.11

소형발사체용 고성능 메탄 엔진 개발

이은광(Eunkwang Lee),신동윤(Yoon Shin),이다혜(Dahae Lee),정대성(Daeseong Jeong),손동현(Donghyun Son),남창현(Changhyun Nam),서성현(Seonghyeon Seo) 한국추진공학회 2022 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2022 No.11

과산화수소 분해 촉매 담지 조건에 따른 촉매 유효 수명 상대 비교

강신재(Shinjae Kang),이다혜(Dahae Lee),강홍재(Hongjae Kang),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.5

일반적으로 단일추력기는 궤도 위에서 오랜 시간 머무르며 펄스 및 정상 작동 모드를 통해 궤도를 유지하는 역할을 한다. 단일추력기용 촉매는 자세제어에 요구되는 속도 증분을 신속히 제공할 수 있도록 높은 신뢰성을 확보하는 것이 중요하다. 따라서 촉매의 유효 수명이 충분히 확보되어야만 긴 임무 시간 동안 주어진 유량을 분해할 수 있다. 충분한 촉매 유효 수명 확보를 위해 촉매 담지 조건 선정에 유의할 필요가 있다. 촉매 담지 조건은 촉매 활성물질과 촉매 제작 공정에 따라 달라진다. 본 연구에서는 이산화망간 촉매, 열처리한 이산화망간 촉매와 이산화망간 납 촉매의 촉매 유효 수명을 상대 비교하였다. 총 1분 동안 50 N 급 과산화수소 단일추력기 발사 시험을 통해 각 촉매의 유효수명을 측정하였다. 실험 결과 이산화망간이 가장 촉매 유효 수명이 길었으며, 과산화수소 단일추진제 추력기의 촉매로 실험군 중 가장 적합한 것으로 판단되었다. A monopropellant thruster play a role to maneuver the orbit of a space vehicle for a long period of time with a pulse and steady operation. A catalyst using in the thruster should offer outstanding reliability to provide the velocity increment required for long duration time. The longer catalyst effective life is advantageous to fully decompose the given mass flow rate using the mission. Thus it is necessary to examine the catalyst loading methods for improving the effective life of the catalyst. The catalyst loading is dependent on catalyst active material and manufacturing process. In this study, the catalyst effective life was relatively compared among the candidates; manganese dioxide catalyst, heat-treated manganese dioxide catalyst and manganese dioxide lead catalyst. The catalyst effective life of each catalyst was compared using 50N hydrogen peroxide monopropellant thruster firing test for one minute. Manganese dioxide catalyst is the most suitable for hydrogen peroxide monopropellant thruster because it has longer catalyst effective life.

과산화수소 폴리에틸렌 하이브리드 로켓 설계 및 평가

강신재(Shinjae Kang),이다혜(Dahae Lee),이은광(Eunkwang Lee),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2015 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2015 No.11

과산화수소는 단일추진제나 이원추진제 액체 로켓 엔진에 주로 사용되어왔다. 액체, 고체 로켓에 비해 높은 안정성을 갖기 때문에 상대적으로 적은 개발비용이 요구되는 하이브리드 로켓의 특성이 알려지면서 여러 연구가 진행되고 있다. 과산화수소는 높은 밀도와 낮은 독성을 가지고 상온에서 액체이며, 단일추진제 특성을 가지고 있어 하이브리드 로켓에 적용하기에 유리하다. 본 연구에서는 250 N급 과산화수소 폴리에틸렌 하이브리드 로켓을 설계하였다. 차례의 연소 시험 결과를 바탕으로 하이브리드 로켓의 설계를 평가하였다. 시험 결과, 폴리에틸렌은 축방향으로 일정하게 연소되었고, 특정 길이의 후연소실을 장착하였을 때 특성 속도 효율이 90%와 근접하거나 상회하였다. 또한 90 wt.% 과산화수소를 사용하였을 때 폴리에틸렌 고체 연료의 후퇴율 실험식을 제시하였다. Hydrogen peroxide was utilized as a monopropellant and oxidizer of bipropellant liquid rocket engine. Hybrid rocket has been interested of many research groups due to its low cost and enhanced safety characteristic comparing with its counterparts. Hydrogen peroxide has favorable characteristics for hybrid rocket such as high density, storable, low toxicity, and monopropellant characteristics. In this study, we designed 250 N hydrogen peroxide polyethylene hybrid rocket. With several hot fire tests, we evaluated the designed hybrid rocket. It showed uniform regression rate in axial position, characteristic velocity about 90% with certain length of post combustion chamber. We also proposed empirical equation of polyethylene solid fuel regression rate using 90 wt.% hydrogen peroxide.

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.

450 N급 메탄-산소 로켓 엔진을 위한 스파크 토치 점화기 개발

박신영(Sinyoung Park),최이담(Edam Choi),한은조(Eunjo Han),김진건(Jin Geon Kim),이다혜(Dahae Lee),이은광(Eunkwang Lee),이민우(Minwoo Lee) 항공우주시스템공학회 2024 항공우주시스템공학회지 Vol.18 No.1

Adopting an engine igniter with high efficiency and ignition performance is essential for reliable operation of liquid rocket engines. In this study, we developed a spark torch igniter for a 450 N-scale methane-oxygen liquid rocket engine by conducting numerical analyses, igniter manufacturing and validation. Specifically, we conducted a parametric study for maximizing the enthalpy at the igniter exit, specifically by adjusting the mass flow rate, nozzle area ratio, fuel-oxidizer mixture ratio, and the igniter length-to-diameter. The heat transferred via the igniter nozzle exit was computed using 3-dimensional numerical simulations. We also manufactured and tested the igniter based on a deduced design to confirm ignition performance of the designed spark torch igniter. The igniter developed through this study could contribute to the development of practical propulsion systems such as upper-stage engines of small launch vehicles.

해저 출토 청자 장고의 보존

이다혜,곽은경,황현성 국립중앙박물관 2010 박물관보존과학 Vol.11 No.-

본 고에서는 해저 출토 도자기의 특징을 설명하고 전반적인 보존처리과정을 소개하고자한다. 우선 해저 출토 유물의 특성 상 탈염처리를 통하여 청자 장고 내부의 염을 제거하였으며, X-Ray 촬영을 하여 내, 외부 손상정도를 파악하였다. 결손부위는 밀랍왁스(beeswax)를 사용하여 복원 틀을 만들고, 청자 몸통부분의 태토와 유사한 색감과 질감을 가진 토기 파편을 분쇄하여 충전제와 함께 복원제를 제작하여 복원하였다. 복원 후에는 복원부위가 육안으로 식별 가능하도록 색맞춤을 진행하였다. In this paper, key features of an excavated submarine article and general process of its conservation will be introduced. First, the conservation process of removing salt from an excavated submarine article was done by desalting stage, and the X-Ray photographing was done for its inner and outer damage detection. The process of making a restoration mold with the beeswax for the broken part, making restoration material with fillers and grinded broken pieces of earthen ware have similar color and quality, and color matching distinguishable for the naked eye after the whole conservation process have been finished.

금강사지 출토 대형 토기의 보존 : 대형 토기접합에 사용된 순간 접착제에 대한 연구

이다혜,황현성,신민경 국립중앙박물관 2012 박물관보존과학 Vol.13 No.-

국립중앙박물관에서는 수장고에 보관 중이던 미등록 유물들을 연차적으로 등록하는 사업을 진행하던 가운데 복원 작업이 시작된 금강사지 출토 대형 토기 편을 설명하고 전반적인 보존처리과정을 소개하고자 한다. 대형 토기는 총 600여 점을 40여 개의 유물상자에 파손된 상태로 별도 보관하고 있었으며 형태나 크기, 사용 용도, 그리고 몇 개의 토기인지를 전혀 파악할 수 없는 상태였다. 수많은 토기 조각과 토기 무게로 인해 우선 재질별, 토기 두께와 표면 색감, 그리고 유약 광택도 등 가시적 특징만으로 크게 6개의 토기 편으로 가분류하였으나, 가접합해 본 결과, 실제로는 한 개의 토기 편임을 알 수 있었다. 이번 복원 과정에서는 매우 크고 무거운 기형의 토기를 접합할 때도 일반적으로 사용되는 순간접착제가 과연 안전한지를 알아보고자 먼저, 예비 실험을 통해 저점도~고점도별 접착속도와 접착강도, 그리고 용해속도를 조사하여 안전성을 확인하였다. 접합 후 결손된 부분의 형태에 따라 다양한 종류의 에폭시 수지를 사용하여 복원하였으며 저부가 편평하지 않고 동그란 형태여서 제대로 서있지 않아 유물을 안정하게 보관하면서도 전시에 바로 사용하도록 전시받침대까지 제작하였다. While the project for registering the unregistered relics that had been stored in the relic storage warehouse was in progress, restoration operations were started for the large size pottery pieces that had been excavated from the Geumgangsa Temple Site and it is attempted to explain the pottery pieces and to introduce the process of the overall conservation treatment. About 600 pieces of large size pottery had been separately stored in more than 40 relic boxes in their original damaged condition without making it possible to figure out their shape, size, usage and quantity at all. Due to the enormous number and weight of the pottery pieces, they were, first of all, pre-classified largely into 6 groups of pottery pieces in consideration of the visible features such as pottery thickness, color sense and glaze brilliance, etc. for each kind of pottery raw material. However, as a result of making them adhere together on a temporary basis, they turned out to be only one piece of pottery in reality. In this restoring process, in order to see if the generally used cyanoacrylate adhesive was in fact safe when a very large, heavy and deformed pottery piece was to be put together, its safeness was checked by examining the adhesion velocity, adhesion strength and dissolution velocity for both from low to high viscosities through preliminary experiments. In order to restore the lost parts after putting the existing pieces together, diversified epoxy resins were used to fit their shapes. Considering that the bottom of the restored relic was shaped to be not flat but round without allowing it to stand alone, an exhibition mount was manufactured so that the relic could be stored stably and used readily for exhibition.

백자채색봉황모란문병 보존처리와 금채장식 기법 연구

이다혜,황현성 국립중앙박물관 2011 박물관보존과학 Vol.12 No.-

This study examined conservation process of white porcelain bottle with phoenix and peony design poly chrome, recovery of golden powder painted porcelain being damaged and colored, and recovery material and conservation methods by using a variety of experiments. Not only traditional method but also modern method can recover golden powder painted area being damaged and/or peel off, and suitable recovery was found out by using experiments. The golden powder paint of pattern edge was recovered not by traditional method but by modern method of golden powder paint with acrylic paint and binder. 본고에서는 백자채색봉황모란문병의 전반적 보존처리 과정과 일부 결손된 채색부분인 금채장식 복원에 적합한 복원 재료와 보존방법을 다양한 실험을 통해 소개하고자 한다. 결손되거나 박락된 금채장식을 복원할 수 있는 방법으로는 전통적인 방법과 현대적인 방법이 있는데, 이번 연구실험을 통해 가장 적합한 복원방법을 알아낼 수 있었다. 또한 이번 금채장식 복원과정에서는 전통적인 금채장식방법 대신에 아크릴물감과 바인더를 섞어 문양 테두리의 금채부분을 복원한 현대적인 금채 채색방법을 선택하여 복원하였다.