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APCL (Advanced Propulsion Combustion Lab)
충북대학교 기계공학부 안규복 교수
액체추진
연소 및 추진
유체역학
연구 영역
기본 정보
논문·특허
과제
구성원

APCL (Advanced Propulsion Combustion Lab)

충북대학교 기계공학부 안규복 교수

안규복 연구실은 기계공학부에 소속되어 있으며, 국내외 우주항공 및 추진장치 분야에서 선도적인 연구를 수행하고 있습니다. 본 연구실의 핵심 연구 분야는 액체로켓 엔진, 가스터빈 등 다양한 추진장치의 분사기 설계, 연소불안정 해석, 열전달 및 냉각 기술, 그리고 첨단 분무 및 미립화 기술입니다. 특히, 동축 와류형, 전단형, 핀틀형 등 다양한 형태의 분사기 설계 및 제작, 그리고 이들의 성능 평가와 최적화에 중점을 두고 있습니다. 연구실에서는 금속 3D 프린팅 등 첨단 적층제조 기술을 활용하여 복잡한 구조의 분사기를 신속하게 제작하고, 다양한 실험 환경에서 분무각, 유량계수, 분무 패턴, 미립화 특성 등을 정밀하게 측정합니다. 또한, 분사기의 내부 형상, 리세스 길이, 오리피스 형상 등 주요 설계 변수가 분무 특성, 연소 효율, 연소 안정성에 미치는 영향을 실험 및 수치해석을 통해 체계적으로 분석합니다. 이러한 연구는 차세대 우주발사체, 재사용 로켓, 소형 위성 발사체 등 다양한 우주항공 분야에 적용되고 있습니다. 연소불안정 및 열전달 특성 연구도 연구실의 중요한 축을 이루고 있습니다. 연소실 내에서 발생하는 다양한 연소불안정 현상, 예를 들어 음향-유동 결합, 화염 구조 변화, 압력 섭동, 자기-맥동 현상 등을 실험적 및 이론적으로 분석하며, 연소불안정이 연소실 내 열전달 및 냉각 특성에 미치는 영향도 중점적으로 다룹니다. 재생냉각 연소기, 리브 내벽을 갖는 팽창식 사이클 엔진 등 다양한 냉각 구조를 적용한 연소기에서, 연소불안정 발생 시 열유속 변화, 냉각채널 내 압력손실, 코킹 현상 등을 실험적으로 계측하고 해석합니다. 첨단 분무 및 미립화 기술과 유동해석 분야에서도 활발한 연구가 이루어지고 있습니다. 분사기에서 발생하는 분무 및 미립화 현상, 액적 크기 분포, 분무각, 분열거리, 액막 병합 및 분리 매커니즘 등을 실험적으로 규명하고, Phase Doppler Particle Analyzer(PDPA), 고속 카메라, 이미지 프로세싱 등 첨단 계측 장비를 활용하여 미세한 액적의 속도와 크기를 정밀하게 측정합니다. 또한, 분사기 내부 유동 변화가 분무 특성에 미치는 영향, 가변추력 운용을 위한 가스 주입식 분사기 및 이중와류동축 분사기에서의 2상 유동 전이, 분무 불안정성 등 다양한 현상을 실험 및 수치해석적으로 연구합니다. 이 외에도, 본 연구실은 다양한 국책 및 산학연 협력 프로젝트를 수행하며, 우주발사체, 항공기 엔진, 산업용 연소기 등 다양한 응용 분야에서의 실용적이고 혁신적인 기술 개발에 기여하고 있습니다. 다수의 특허 출원, 국내외 학술지 논문 발표, 우수논문상 등 다양한 연구성과를 통해 국내외 추진공학 분야의 발전을 선도하고 있습니다.

액체추진연소 및 추진유체역학나노유체전기유체역학(EHD)
대표 연구 분야
연구 영역 전체보기
전기유체역학(EHD) 나노유체의 열전달·엔트로피 생성 해석 연구 thumbnail
전기유체역학(EHD) 나노유체의 열전달·엔트로피 생성 해석 연구
EHD Nanofluid Analysis for Heat Transfer and Entropy Generation
연구 분야 상세보기
연구 성과 추이
표시된 성과는 수집된 데이터 기준으로 산출되며, 일부 차이가 있을 수 있습니다.
주요 논문
3
논문 전체보기
1
Article
|
·
인용수 14
·
2024
Stochastic disturbance with finite-time chaos stabilization and synchronization for a fractional-order nonautonomous hybrid nonlinear complex system via a sliding mode control
R. Surendar, M. Muthtamilselvan, Kyubok Ahn
IF 5.6 (2024)
Chaos Solitons & Fractals
https://doi.org/10.1016/j.chaos.2024.114659
Control theory (sociology)
Nonlinear system
Disturbance (geology)
Sliding mode control
Synchronization (alternating current)
CHAOS (operating system)
Mode (computer interface)
Order (exchange)
Control (management)
Mathematics
2
Article
|
·
인용수 5
·
2024
Joule heating effects on dielectric fluids in EHD-enhanced thermoconvection within a ventilation system
V. Navaneethakrishnan, M. Muthtamilselvan, Kyubok Ahn, Qasem M. Al‐Mdallal
IF 6.4 (2024)
International Communications in Heat and Mass Transfer
https://doi.org/10.1016/j.icheatmasstransfer.2024.108479
Joule heating
Materials science
Ventilation (architecture)
Dielectric
Mechanics
Electrohydrodynamics
Joule (programming language)
Joule–Thomson effect
Thermodynamics
Electric field
3
Article
|
인용수 3
·
2023
Production of entropy due to combined buoyancy and Marangoni convection in a cylindrical annular enclosure
Kyubok Ahn, B. Kanimozhi, M. Muthtamilselvan, Qasem M. Al‐Mdallal, Thabet Abdeljawad
IF 6.4 (2023)
Case Studies in Thermal Engineering
현재 분석의 주요 목적은 수직 방향의 원통형 다공성 공동에서, 집합적 열모세관 및 부력에 의해 결정되는 대류의 결과로 발생하는 엔트로피 생성을 수치적으로 규명하는 데 있다. 환형 밀폐영역은 MgO-Ag/물 하이브리드 나노유체로 채워져 있다. 내부 벽에는 동일한 양으로 구성된 두 개의 독립적인 가열기가 위치한다. 원통형 밀폐영역의 외벽은 냉으로 설정된다. 내부 벽의 비가열 구간과 상부 및 하부 경계는 단열로 가정된다. 유한차분 기법을 적용하여 무차원 지배 방정식을 해석한다. 소용돌이도 및 에너지 방정식을 모사하기 위해 Alternating Direction Implicit(ADI) 절차를 사용한다. 유선함수 방정식은 Successive Over Relaxation(SOR) 기법을 이용해 해를 구하며, 속도 항을 평가하기 위해 중심차분식을 사용한다. 여러 물리적 및 기하학적 제약 조건에 대해 유동의 특성, 열 거동, 엔트로피 생성 및 열 전달률을 도표로 검토한다. 도출된 결과는 환형 공동 내부에서 엔트로피 생성의 지배 요인이 유체 마찰임을 보여주며, 평균 엔트로피 생산은 직사각형 공동보다 환형 공동의 경우가 가장 낮다.
https://doi.org/10.1016/j.csite.2023.103340
Enclosure
Mechanics
Buoyancy
Entropy production
Annulus (botany)
Physics
Natural convection
Convection
Materials science
Thermodynamics
최신 정부 과제
19
과제 전체보기
1
2023년 3월-2025년 1월
|300,000,000
범용 우주발사체 임무설계 및 성능해석 통합 SW 개발
과제 종료 시점에서 국내 발사체 개발 민간기업이 실제 활용할 수 있는 우주발사체 임무설계·성능해석을 위한 통합 소프트웨어를 개발한다. 개발 소프트웨어는 외산 SW와 벤치마킹, 민간기업 보유 시험·발사 데이터를 통한 검증 등 다양한 방법으로 신뢰성을 검증한다. 우주발사체의 임무궤적 설계 외에 단 설계 등과 다양한 성능해석 기능을 포함하는 범용 SW로 개발한다...
발사체 설계
임무 설계
비행 분석
비행 궤적
2
주관|
2023년 3월-2026년 12월
|1,200,000,000
범용 우주발사체 임무설계 및 성능해석 통합 SW 개발
1. 주요 기능 ▶ 비행 시뮬레이션 및 최적화: 우주발사체 3자유도, 6자유도 모델의 비행 시뮬레이션과 제약조건 아래의 최적화를 수행한다. 다른 애플리케이션을 위한 공용 SW 엔진 역할을 하며, 기존 LAFLAS를 기반으로 확장 개발한다. ▶ 임무궤적 설계: 발사체의 사양과 목표 궤도 등이 주어지면, 각종 비행 환경상의 제약조건과 비행 안전상의 제약조건을 만족하는 동시에 궤도투입 성능을 최적화하는 발사체의 비행 궤적과 제어 입력을 결정한다. 기존 LAFLAS 소프트웨어의 “임무설계 모듈”을 기반으로 확장·개선한다. ▶ 단·형상 설계: 다양한 형태의 발사체 단수·형상 및 비행 조건에서 다분야 통합 최적 설계를 수행한다. 이를 통해 최적으로 주어진 임무를 완수하는 발사체의 시스템 구성을 설계한다. ▶ 고급 임무설계: 재사용 발사체, 공중발사 등 확장된 임무설계를 지원하여, 다양한 형태의 발사체를 대상으로 넓은 임무설계의 범주를 확보한다. ▶ 정확도·안전 분석: 바람, (비)추력, 자세각, 연소시간 등 다양한 오차 요인에 의한 각 단의 낙하점·궤도 투입 오차 분석, 발사 Go/No-Go 결정 조건 등을 분석하는 여러 통계적 방법론을 제공한다. ▶ 가시화·후처리: 설계·해석 결과의 효과적인 가시화로 사용자를 지원하고, 각종 리포팅을 통해 추가 분석에 필요한 데이터를 제공한다. 2. 과제 종료 시점에서 민간기업이 활용할 수 있는 SW 개발 ▶ 국내 민간 발사체 기업 3사와 수요자 참여형 연구개발체계를 구축해 기업의 실제 요구를 반영한다. ▶ 검증된 기존 소프트웨어(LAFLAS)를 기반으로 핵심 구성품의 정밀 모델을 추가 개발하고, 외상 SW와 비교분석 및 실제 데이터를 통한 검증으로, 민간기업이 믿고 실제 설계에 적용하는데 필요한 신뢰성을 확보한다. ▶ 브랜치 커버리지 등 소프트웨어 동적 테스팅 분석을 통해 소프트웨어 구현의 신뢰성을 개선한다. 3. 발사체 개발의 전 주기를 지원하는, 다양한 임무설계를 위한 범용 SW 개발 ▶ 다양한 발사체 형상 지원: 단, 형상, 발사 방법, 추진 연료 등 ▶ 설계 임무 확대: 임무궤적, 단·형상, 재사용, 복수 탑재체, 타 천체 임무 등 ▶ 정확도·안전 분석을 위한 다양한 분석 도구 제공 ▶ 발사체 개발 전 주기 지원: 개념설계, 상세설계, 발사운용
발사체 설계
임무 설계
비행 분석
비행 궤적
3
주관|
2022년 4월-2027년 12월
|2,282,300,000
소형발사체용 고성능 상단엔진 개발
본 과제는 소형 위성을 우주로 보내는 데 사용되는 소형발사체의 마지막 추진 단계인 상단 엔진을 고성능으로 개발하는 연구임. 이 상단 엔진은 위성을 정확한 궤도에 올려놓는 중요한 역할을 수행하며, 이번 연구를 통해 더욱 강력하고 효율적인 엔진을 만드는 것이 목표임. 연구 목표는 500kg급 위성을 지구 저궤도(SSO, 500km 이상)로 발사할 수 있는 소형발사체의 2단에 사용 가능한 고성능 상단 엔진(QM급)을 개발하는 것임. 핵심 연구 내용은 엔진 요구조건을 반영하여 실질적으로 설계 및 시험이 가능한 엔진 시스템을 설계하고, 구성품의 개념설계 및 상세설계를 착수함. 또한, 엔진 시스템 해석 및 구성품 성능 예측, SDR 결과 반영을 통한 설계 보완 및 예비설계를 수행하며, 비행용/지상용 엔진의 3D CAD 모델(안)을 도출하고 구성품 초도 제작을 통해 제작성을 확인하는 것임. 기대 효과는 경량화, 저비용, 고성능 소형발사체 상단엔진 개발 기술을 확보하여 민간 주도 발사체 개발 역량을 강화하고, 발사체 개발 비용 절감 및 발사 서비스 경쟁력을 높이는 것임. 엔진 국산화를 통한 수입 대체 효과 창출 및 우주개발 전문인력 양성, 국가의 대외 신뢰도 향상에 기여할 것으로 전망됨.
소형발사체
상단엔진
뉴스페이스
30 KN 급 엔진
지상연소시험
최신 특허
특허 전체보기
상태출원연도과제명출원번호상세정보
등록2023리브 내벽을 갖는 팽창식 사이클 엔진의 연소기1020230105441
등록2023소형 추력기용 동축 와류형 분사장치1020230040703
등록2021소형 추력기에 사용되는 와류형 동축 전단 분사 헤드1020210040982
전체 특허

리브 내벽을 갖는 팽창식 사이클 엔진의 연소기

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230105441

소형 추력기용 동축 와류형 분사장치

상태
등록
출원연도
2023
출원번호
1020230040703

소형 추력기에 사용되는 와류형 동축 전단 분사 헤드

상태
등록
출원연도
2021
출원번호
1020210040982
연구실 하이라이트
연구실의 정보를 AI가 요약해서 키워드 중심으로 정리해두었어요
첨단제조
3D 프린팅 기반 차세대 로켓 분사기 설계 및 제작
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기술파급력
로켓 엔진 연소불안정 현상 규명 및 제어 기술
AI 요약 확인하기
차세대기술
재사용 발사체 핵심, 메탄 엔진 연소기 기술
AI 요약 확인하기
엔진내구성
엔진 내구성의 적, 코킹 현상 분석 및 재생냉각 기술
AI 요약 확인하기
첨단분석
첨단 계측 기반 분무 미립화 및 유동 정밀 분석
AI 요약 확인하기
연구자역량
독자적 추진 시스템 구현을 위한 핵심 특허 포트폴리오
AI 요약 확인하기
맞춤형 인사이트 리포트
연구실의 전체 데이터를 활용한 맞춤형 인사이트 리포트
연구 트렌드부터 공동 연구 방향성 기획까지
연구실과 같이 할 수 있는게 무엇인지,
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