전기펌프 사이클의 추진제 유량 제어 기법 연구

초록

전기펌프 사이클은 전기 모터를 사용하여 펌프를 구동하는 공급시스템으로, 단순한 구조와 중량 감소의 장점 및 전기적 제어를 통해 모터 회전수 조절이 가능하고 뿐만 아니라 기존의 밸브 제어 방식으로도 유량 제어 등이 가능하다는 이점으로 인해 현재 많은 관심을 받고 있다. 작동 시간이 길어질 경우 기존의 가스 가압식 사이클보다 무게적 이점이 있어 상단 엔진 및 우주시스템에 적용할 경우에도 유리할 것으로 예상된다. 본 연구에서는 전기펌프 사이클을 적용한 엔진의 유량 제어 기법에 대해 중점을 두었다. 특히, 유량 제어 방법에 따라 발생할 수 있는 문제들을 확인하고 최적의 방법을 확보하고자 하였다. 이를 위해 전기 모터로 구동하는 원심펌프 및 밸브를 포함한 전기펌프 사이클 공급시스템 모사 실험 장치를 구축하였다. 또한, 전기펌프 사이클 공급시스템의 구성품 후단에서의 유량과 압력을 예측할 수 있는 M&S도 함께 수행하여 유량 제어 시 발생하는 유동 현상을 분석하는데 활용하였다. M&S 기법을 실험 분석에 활용하기 전 실험 결과와 비교를 통해 M&S의 정적, 동적 검증을 우선적으로 수행하였다. 일반적으로 전기펌프 사이클에서는 펌프의 회전수를 이용하여 유량 제어 등을 수행하나 본 연구에서는 유량 제어를 위해 펌프 회전수 제어 외에도 밸브 제어도 함께 고려하여 각 구성품을 독립적으로 제어하는 경우와 두 구성품을 동시에 제어하는 것을 고려하였다. 실험 및 M&S 결과를 통해 최종적으로 가장 효과적인 유량 제어 방법을 획득하였다.