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[한국항공우주연구원]한국형 우주발사체 75톤급 엔진 연소시험 성공

한국항공우주연구원(이하 항우연)은 최근 한국형발사체 3단 엔진에 적용될 7톤 액체엔진 연소기에 대한 지상연소시험을 성공적으로 수행했습니다.

▲한국형발사체 7톤 연소기 연소시험 장면. 연료가 헤드부로 공급되어 연소됨으로써 헤드부 성능 및 내구성 검증. 한국항공우주연구원 제공

한국형발사체는 나로호 개발의 기술과 경험을 바탕으로 국내 기술로 개발되는 3단형 우주발사체로, 1단은 추력 75톤 액체엔진 4기, 2단은 추력 75톤 액체엔진 1기, 3단은 추력 7톤 액체엔진 1기로 구성됩니다.

▲한국형발사체 및 액체 엔진 구성. 한국항공우주연구원 제공

액체엔진은 연소기, 터보펌프, 가스발생기 등으로 구성되는데요. 이중 연소기는 고온 고압의 가스를 노즐로 분출시켜 추진력을 얻는 가장 중요한 구성품입니다.

우주발사체가 높은 추력을 내기 위해서는 발사체 엔진의 정상적인 연료 공급(케로신+산화제)과 이를 연소하는 연소기의 내구성이 필수입니다. 이 때 연소기는 3,000℃ 이상의 초고온을 견딜 수 있어야 합니다.

이번 연소기 시험은 한국형발사체 3단 엔진에 적용될 7톤급 연소기의 헤드부 성능 검증 및 연소실 벽면의 내구성 검증을 목표로 수행됐는데요. 10초, 20초, 60초, 180초, 230초의 총 5회 시험을 통해 누적시간으로 해당 엔진의 실제 사용 시간인 500초를 달성했고, 5회 시험 모두 안정적인 연소 상태를 보였습니다.또 연소기의 성능을 나타내는 주요 인자인 연소특성속도에서도 목표값을 상회하는 결과를 확보했습니다.

종합 시험 결과 연료와 산화제가 정상적으로 공급됐고, 연소기를 보호하기 위한 단열 코팅 또한 별다른 손상 없이 시험을 마쳤습니다.

항우연은 향후 연소기, 터보펌프, 가스발생기 등 발사체 엔진 주요 구성품의 연계시험과 엔진조립 시험, 엔진 고공시험 등 단계별 시험을 실시할 계획입니다.

이 중 75톤급 액체엔진 구성품에 대한 시험은 올 상반기 중 나로우주센터에 연소기 연소시험설비 및 터보펌프 실매질 시험설비를 완료하고 곧 실시할 예정입니다.

[KAIST]고효율 LNG연료 선박 구조 세계 최초 개발

북유럽과 북미를 중심으로 해양 배기가스 배출규제지역(ECA)이 지정됨에 따라 내년부터 이 지역을 운행하는 선박은 벙커유를 연료로 사용할 수 없게 됩니다. 이에 따라 LNG를 연료로 사용하는 선박의 도입이 급속 확대되면서 LNG의 연료 효율을 높이는 연구가 세계적으로 진행되고 있습니다.

KAIST 해양시스템공학전공 장대준 교수와 폴 베르간 교수가 POSCO(포스코)와 공동으로 격자구조를 활용해 기존보다 최대 20배 많은 LNG를 저장할 수 있는 직육면체형 대용량 고압탱크를 세계 최초로 개발했습니다.

이번에 개발된 고압탱크를 이용해 LNG를 저장할 경우 기존 원통형 고압탱크보다 약 60%의 저장 공간을 줄일 수 있는데요. 이를 적용하면 약 900개의 컨테이너를 추가로 적재할 수 있어 1척 당 연간 90억 원의 운송이익이 발생할 것으로 전망됩니다.

▲(위)원통형 고압탱크가 적용된 기존 LNG선. (아래)직육면체형 고압탱크가 적용된 LNG선. 파란색 영역의 부분(컨테이너 900개 적재)만큼 공간을 절약할 수 있다. KAIST 제공

지금까지 사용되는 대용량 고압탱크는 대부분 원통형으로, 저장량을 늘리기 위해서는 외벽을 두껍게 만들어야 합니다. 하지만 두꺼워질수록 가공이나 용접이 어렵기 때문에 실제 저장 효과가 떨어지게 됩니다. 게다가 원통형 구조의 특성상 불용 공간이 생겨 유효 공간이 줄어드는 것은 물론, 여러 개의 고압탱크 설치함으로써 유지보수비용은 증가하는 단점이 발생합니다.

▲직육면체형 고압탱크의 내부 구조. KAIST 제공

연구팀은 대용량 직육면체가 압력을 견딜 수 있도록 내부에 격자구조를 설치했는데요. 약 3m 간격으로 설치된 바둑판 형태의 격자구조가 외벽에 전달되는 압력을 분산시켜 외벽이 두께를 줄였습니다. 여기에 POSCO가 개발한 극저온용 고 망간강으로 고압탱크를 제작하면 30% 이상 비용 절감도 예상됩니다.

연구팀은 이번에 개발한 격자형 고압탱크 기술은 에너지의 생산, 수송, 저장 등 전반에 걸쳐 혁신을 가져올 것으로 기대하고 있습니다.

[한국기계연구원]풍력발전기 상태감시시스템 국제 인증 획득

한국기계연구원(이하 기계연) 시스템다이나믹스연구실 김봉기 박사팀이 국내 최초로 한국선급(KR) 및 독일선급협회(GL)로부터 풍력발전기 상태감시시스템(CMS) 인증을 받았습니다.

이번 인증 획득으로 우리나라는 관련 기술의 국제 경쟁력을 확보했는데요. 그 동안 해외 기관에 의해 일방적으로 이뤄지던 풍력발전단지에 대한 상태감시를 직접 수행할 수 있게 됐습니다.

한 번 설치하면 20년 이상 운전하는 풍력발전기는 예기치 못한 고장으로 인한 정지 기간을 줄이고 안정적인 운전을 위해 상태감시시스템(CMS)이 필수적으로 설치됩니다. 상태감시시스템은 풍향, 풍속, 회전속도, 발전량 등 풍력발전기 운전 데이터와 중요 지점의 진동 및 온도 등을 측정하고, 측정치가 경고 단계에 이르면 운전자에게 알려 효율적인 유지 보수를 할 수 있습니다.

연구팀은 풍력발전기 상태감시시스템에 탑재된 상태감시, 고장진단 알고리즘을 바탕으로 CMS 감시자 기술을 구축해 한국선급(KR) 및 독일선급협회(GL) 인증을 취득했습니다.

▲풍력발전기 상태 감시자의 역할. 한국기계연구원 제공

연구팀은 시운전 데이터의 통계적 분석을 통해 이종(異種) 풍력발전기에 대해 통합 알람 설정이 가능한 상태감시 데이터 분석 기술을 개발하고, 장기간 축적된 빅데이터의 저장, 운용, 축소 방법을 개발해 대단위 풍력발전단지 감시에 적용할 수 있도록 했습니다.

이 기술은 상세 진단 알고리즘을 이용해 고장 종류에 대한 정밀진단이 가능하고, CMS 측정데이터의 크기를 줄이면서도 데이터의 정보 상실을 최소화할 수 있는 데이터 축약법을 적용, 장기간 풍력발전기의 상태 변화를 한 눈에 확인할 수 있는 것이 특징입니다.

또 연구팀은 풍력발전기 고장 및 이상 상황에 대처할 수 있는 체계적 행동절차를 구축하고, 효율적인 데이터 저장 및 부품별 특성을 반영한 상세 고장 진단법을 만들어 감시의 신뢰성을 높였습니다.

[ETRI]보유 특허 300건 중소기업에 무상 양도

ETRI(한국전자통신연구원)는 최근 보유 특허 103건을 92개 중소기업에 무상 양도했습니다.

▲ETRI 특허나눔행사. ETRI 제공

앞서 ETRI는 양도할 특허에 대해 수요조사와 양수인 적격심사를 거쳐 대상기업을 최종 결정했는데요. 특허를 양도받은 기업은 향후 해당 기술을 추가로 개발하거나 사업화에 직접 활용하고, ETRI는 특허기술들의 활용 현황을 지속적으로 모니터링하게 됩니다.

ETRI는 올 하반기에도 특허 나눔을 추진해 올해 중 총 300개의 기술을 중소기업에 무상 양도할 계획입니다.

[한국한의학연구원]한국한의약연감 발행

한국한의학연구원(이하 한의학연)이 한의약 관련 각종 현황을 정리해 수록한 ‘2012 한국한의약연감’을 발간했습니다. 한의학연은 2009년부터 산재된 한의약 관련 각종 통계자료를 정리한 연감을 발행하고 있습니다.

이번에 발행한 연감에는 한의약 행정, 교육, 연구, 산업 등 총 4개 부문에 걸쳐 각종 자료 및 현황이 수록됐는데요. 행정부문에는 한의약 서비스 인력현황과 예산을 비롯해 한의약육성발전 계획, 한의약 자원관리, 한의약 표준화 활동 및 국제교류 등 주요 정책추진 성과에 대한 내용을 담고 있습니다.

또 교육부문에는 전국 한의대 및 전문대학원 현황, 한의대 부속병원 현황, 대학별 전체 교육과정 등이 정리돼 있고, 연구부문에는 한의약 R&D 투자규모, 한의약 관련 정부부처 및 기관의 연구지원 현황, 해외 전통의학과 보완대체의학 연구기관 현황 및 R&D 투자 규모 등의 내용이 실려 있습니다. 이 밖에 산업부문에는 한의약 산업 개요를 비롯해 한의약 서비스 현황 및 통계, 한의건강보장의 급여 현황 및 통계, 한방의료기기 시장의 생산 및 수출입 현황, 해외 한방 관련 산업시장 동향 등에 대한 자료가 정리돼 있습니다.

‘2012 한국한의약연감’ 관련 자세한 문의는 한의학연 한의학정책연구센터(042-868-9681)로 하면 됩니다.

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