ED 노즐의 핀틀 막냉각 성능 분석을 위한 실험적 연구

초록

뉴스페이스 시대를 맞이하여, 정부 주도의 우주 개 발 뿐만 아니라 민간 기업 또한 우주 개발에 활발하게 참여함에 따라, 발사체 시장에 시장 논리가 적용되기 시작했으며, 이에 따라 최근 개발되는 우주발사체들은 경제적 우수성을 확보하기 위한 연구가 많이 진행되고 있다[1]. ED 노즐은 발사체의 경제성 증가를 방법 중 하나로, ED 노즐을 통해 얻는 추력기의 중량 감소로 발사체의 구조비를 개선하여 경제성을 확보할 수 있 다. 이에 따라 ED 노즐에 대한 다수의 연구가 진행되었 고, 주로 전산해석과 풍동을 활용하여 ED 노즐 설계와 노즐 내부 유동 구조에 대한 연구를 진행하였다[2-4]. 허나, ED 노즐이 실용적으로 발사체에 적용되기 위해 서는 연소 환경에서 ED 노즐에 대한 연구가 필요하여, 본 연구에서는 로켓 연소 환경에서 ED 노즐에 대한 연구를 진행하였다. ED 노즐을 연소 환경에서 사용하기에 가장 먼저 고 려하야 할 점은 핀틀의 냉각이다. 로켓 연소기에서 생 성되는 매우 높은 온도의 연소가스는 ED 노즐의 핀틀 을 손상시킬 가능성이 매우 높으며, 정상적인 ED 노즐 의 운용을 위해서 핀틀의 냉각이 필수적으로 고려되어 야 한다. 따라서 본 연구에서는 연소 환경에서 ED 노즐의 핀 틀에 막냉각을 적용하여 핀틀의 냉각을 수행하고자 하 였다. 핀틀에 적용한 냉각제 공급구의 형상과 배치에 따라 핀틀 냉각을 위한 최적 형상을 탐색하고자 하였 다