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정상우(Sangwoo Jung),기완도(Wando Ki),윤웅섭(Woongsup Yoon) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.12
마이크로 알루미늄과 물 혼합물의 점화특성에 관한 연구를 수행하였다. 판형타입의 마이크로 알루미늄을 종이 튜브에 담았을 때 혼합물은 쉽게 연소함을 알 수 있었다. 에너지밀도를 높이기 위하여 11μm의 판형 알루미늄과 15μm의 구형 알루미늄의 비율을 변화 시키며 점화온도를 측정하였다. 연소가 되기 위해서는 판형 알루미늄의 최소 비율이 존재하였으며 20% 넘어야만 점화가 발생하였다. 점화원은 니크롬선을 사용하였으며 써모커플 온도를 측정하여 점화온도를 추정하였다. 점화온도는 약 1100K근처로 추정되었으며 문헌상에 알려진 것보다 매우 낮은 값임을 확인하였다. A study on the combustion of micro Aluminum-water mixtures was conducted. Using the flat-type micro Aluminum with the paper tube container, the mixture was easily ignited. For increasing energy density, varying the mixing ratio of flat-type 11 micron Aluminum and sperical-type 15 micron Aluminum, the ignition temperature were measured. For igniting the mixture, the minimum portion of plat-type Aluminum was needed and when the portion of plat-type Aluminum is 20% over, the mixture was ignited. The mixture was ignited by a nichorme wire and ignition temperature was measured by a thermocouple. Measured ignition temperature of the mixtures was about ~1100K, which was the considerably low temperature about the known value.
촉매대 설계최적화를 위한 과산화수소 촉매분해반응 예측과 검증
정상우(Sangwoo Jung),허선욱(Seonuk Heo),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
현재 친환경 추진제로 연구가 활발히 진행되고 있는 과산화수소는 촉매분해를 통해 단일추진제 및 이원추진제 추력기로 사용될 수 있다. 촉매대의 최적화 된 설계를 위해 본 연구에서는 기존에 연구된 모델을 이용하여 촉매대 내부의 과산화수소 촉매분해반응을 예측하였다. 그 결과 온도, 압력, 각 화학종의 질량분률의 입구에서 출구까지의 축 방향 분포를 예측할 수 있었다. 또한 이를 MnO2/PbO/Al2O3 촉매를 사용한 100 N 급 과산화수소 단일추진제 추력기의 실험결과와 비교하였으며 서로 일치하는 것을 확인 할 수 있었다. Hydrogen peroxide has been widely used as green oxidizer for mono-propellant and bi-propellant thrusters using catalytic decomposition. Simulation of the catalytic decomposition of hydrogen peroxide in the catalyst bed was conducted using an existing model for catalyst bed optimization. Axial variations of temperature, pressure and species mass fractions were estimated by the modeling method assuming a thruster catalyst bed composed of MnO2/PbO/Al2O3 pellets. By comparing with experimental data, static firing tests of a 100 N scale H2O2 thruster, it was demonstrated that the modeling results were well correlated to the experimental data.
과산화수소 촉매분해 모델링을 이용한 추력기 촉매대 최적설계
정상우(Sangwoo Jung),최석민(Sukmin Choi),권세진(Sejin Kwon) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
최근 고농도 과산화수소는 추력기의 친환경 추진제로 연구가 활발히 진행되고 있다. 과산화수소는 추력기의 촉매대에서 촉매분해되어 추력을 발생시킨다. 촉매대의 최적화 된 설계를 위하여 기존에 존재하는 촉매대 모델을 활용하였다. 모델의 검증을 위하여 100 N 과산화수소 단일추진제 추력기를 사용하여, 다양한 설계 조건들에 대해 실험을 진행하였다. 모델의 예측결과를 실험결과와 대조하여 다양한 조건들에서도 비교적 높은 정확도를 보임을 확인하였다. 검증된 모델을 이용하여 다양한 설계조건들에 대해 최적화된 Catalyst Capacity값과 압력강하량을 계산하였으며, 이를 분석하여 압력강하량과 유량 및 세장비 사이의 관계식을 도출 할 수 있었다. 최적화된 Catalyst Capacity값과 압력강하량 관계식을 이용하여 최적화된 촉매대를 설계할 수 있다. High test hydrogen peroxide has been widely developed as green propellant for thrusters. Hydrogen peroxide is decomposed in the catalyst bed to produce the thrust. Catalyst bed design optimization is considered through existing model for catalyst beds. To verify the model, static firing tests were conducted under various conditions using a 100 N scale H2O2 monopropellant thruster. Temperature and pressure estimations from the model were well correlated to the experimental data. The model is used to obtain optimal design parameters by analyzing the catalyst capacity and pressure drop data for various simulated conditions. Catalyst beds can be optimized from the analysis of the catalyst capacity and pressure drop correlation through catalyst bed modeling.