사실 학술대회 전체 후기 올리려고 했는데 사진에 워터마크를 붙이는데 시간이 걸리다보니


기다리고 있을 군붕이들을 배려해서 제트추진기술 특별세션에서 들은 이야기들을 먼저 정리해서 올림.



터보제트

- 90년대 초부터 개발추진, 소형/소모성 엔진 독자 개발능력 보유


터보팬

- 90년대 중반부터 개발추진, 소형/소모성 엔진분야 개발능력 보유

- 무인기용 터보팬(장수명,냉각형) 기술 개발 추진 중


터보샤프트/터보프롭

- 기술도입 생산으로 항공기 생산/운용 유지

- 중장기 무인회전익기 개발소요 대응 필요


APU

- 00년 초부터 개발추진 / 독자 개발능력 보유

- KFX용 APU 독자개발 등


고체연료 램제트

- 덕티드로켓 핵심기술 개발 진행 중, 연료/벨브, 내열 소재 등 핵심기술 개발 추진


액체연료 램제트

- 핵심 소요기술 연구개발, 해외기술협력을 통한 독자모델 확보


DMR or DCR

- 기초연구/응용연구 단계 핵심기술 개발 중, 분야별 TRL 향상 연구 추진


스크램제트

- 기초연구 과제 추진중

 


제트추진 시스템 개발의 속성

고난이도 기계,항공,전자분야 핵심기술 종합:고급인력 소요

첨단 기계부품,제작,조립 및 초정밀 유공압 기술 필요:종합기계산업

첨단기술 및 소재부품 형상화 기술

기초연구에서부터 시스템단위의 다양하고 대규모의 시험기술

국가의 경제규모와 국방필요성에 따라 연구개발의 수준/정도가 필요한 국방 분야임.


제트추진 국내기술 현황

터보 추진 기술 개발 단계

- 기술 도입기 : 해외 엔진 도입 및 엔진 AIT, 부품 면허 생산(전투기 사업, 함정사업, 절충교역 등)

- 소모성 엔진 개발 : 해외 구매 불가 터보제트엔진류의 소형터보엔진의 국내독자 개발(해성 등 순항유도무기용 터보제트 엔진 및 초소형 터보제트 엔진 등)

- 보조동력장치용 터보엔진 개발 : 연막 발생, 장갑차용 및 헬기용 동력 생산을 위한 장수명 소형 터보엔진 개발

- 항공용 터보엔진 공동개발 : 기 개발엔진의 국제 공동개조 개발(수리온 헬기 엔진 개발 등)

- 장수명 고온 터보엔진 개발 : 무인항공기 적용을 위한 장수명, 고온, 고부하 터보팬 엔진의 핵심구성품 및 고온냉각형 소재부품 개발 등 장수명 엔진 핵심기술 개발 추진 중


초음속 추진 기술 개발 단계

- 램제트 엔진 연소기 기술 개발: 연소/화염안정성 등 엔진 핵심기술 연구 등 기술 개발

- 램제트 엔진 해외기술 협력 : 엔진 핵심구성품, 구조, 냉각, 보기구성품 기술에 대한 해외협력

- 스크램제트 엔진 핵심기술 개발 : 가스/액체연료의 초음속 연소 및 연소유동장 등에 대한 핵심기술 개발과 엔진시스템 통합 설계해석 연구 등 기술연구 과제 진행 중


제트추진 국내기술 현황

터보팬 코어엔진 구성품/시험설비 개발 및 성능평가

- Blisk(Blade+Disk) wide chord 팬, VGV(Variable Guide Vane) 적용 고압압축기, 장수명 고부하 연소기 및 냉각 터빈 설계 완료 및 구성품 성능시험 진행 중

- 팬/압축기 및 연소기 구성품 시험을 위한 설비 및 시험장치 개발 완료


목표

- 국방 순항(아음속, 초음속) 유도무기체계 개발 소요 : 독자 소모성 터보엔진 및 램제트 엔진 개발(MCTR, 자주국방)

- 국방 무인기 체계 개발 소요 : 독자 무인기용 터보팬 엔진 개발 필요(장수명, 고온, 고부하)


- 향후 소요되는 핵심기술 요소에 대한 지속적인 핵심기술 개발 수행

  기초/응용연구 -> 선도형기술개발/시험개발 -> 체계개발

- 엔진 개발 착수를 위한 핵심기술, 제조기술, 소재기술, 종합기술 성숙

- 엔진개발 종합(시험,체계종합, 장착 등) 분야별 역할 정립 필요


저가화 전략

- 비용에 대한 압박 큼

- 단순화

  엔진부품수 최소화

  엔진중량 최소화

  설계최적화

 

소모성 가스터빈기술 유지발전

- 후속 군수지원 및 전력체계 유지발전

- 고성능화 및 저가화 : 단축 터보팬 구조형상 단순화, 제작 공정기술

  운용범위 확대, 효율 증가, 장수명화 기술

  산업기반 기술의 융합 및 제작공정 기반기술

  장수명 항공용 엔진 형식증명/감항인증 체계 구축 : 국내 독자개발 엔진


램제트 엔진 기술 유지발전

후속 군수지원 및 전력체계 유지발전


램제트 + 터보엔진 기술 융합

후기연소기형 터보팬엔진 개발기술 확보


스크램제트

 

시험평가 인프라

기초연구 시험, 구성품 시험, 엔진시스템 시험 인프라

- 제트추진 엔진 지상/비행환경 시험인프라 구축 필요함

- 제트추진 구성품 및 부품, 비파괴 검사, 정밀가공, 접합 기술, 형상화 공정 기술 필요함


연구경과

액체 램제트('04~'07)

이중연소 램제트 선행연구('10~'12)

RJ-5급 연료개발('12~'18)

탄화수소계열 연료 적용 초음속 연소기 개발('17~'20)



개발 로드맵

현재(~'18)

- 소요기술 개발

중장기(~'23) (~Mach 6)

- 램제트 적용 초음속 유도탄 : 킬체인 강화, 플랫폼 다변화

- KAMD 강화기술 개발 : 상승단계 요격 추진

- 이중램제트

- 덕티드 로켓

미래(~'40) (~Mach 8)

- 초고속 공기흡입추진 기술 선도

- 평화공존 / 통일 대비 극초음속 기술 개발

- 스크램제트

- 복합추진


극초음속 추진기술

- 우수한 속도, 사거리

- 장거리 시간위급 목표 타격

- MD 무력화 가능


이중모드스크램제트 엔진 개념설계

- 수상함, 지상플랫폼, 공중발사

- 길이 4.5m, X-51과 유사함

- 순항속도 마하6, 비행고도 25~27km


극초음속 추진기관용 흡입구 및 초음속 연소기 기술개발

- 순항속도 마하 4~6

- 50m급 Shock 터널 시험장치 개발하는데, Shock 터널 운용에 헬륨을 사용하게되면 한번 시험하는데 70만원~100만원이 들어감. 하루에도 몇 번은 시험해야되는데 너무 부담이 커서 고민하다가, 독일 교수 자문으로 고압 부분을 데토네이션 현상을 이용하는 기술을 적용하여 만원 이하의 비용으로 시험할 수 있는 방법을 찾음. 축소모델 시험에 성공했고, 현재 실제 사이즈의 Shock 터널을 준비하고 있음.

- 향후 비행형 Demonstration에 적용하여 비행시험을 수행할 예정

- 부족한 시험인프라, 넘어야 할 기술도 많지만, 그래도 최선을 다해 극초음속 추진기관 기술을 개발할 것임


현대로템 WAAM(Wire Arc Additive Manufacturing)

- 현대로템은 2005년부터 국방과학연구소와 초음속/극초음속 추진기관에 대한 제작기술을 연구했고, 시제품들을 제조하고 시험평가를 수행해왔음

- 무기체계를 개발하면서 가장 많이 문제가 생긴 건 소재분야였음. 수입소재라서 비싸고, 구매하기 힘들었음.

- 이를 극복하기 위해 여러 제조방식을 검토했는데, 그 중 소량 다품종에 적합하면서, 설계 변경을 쉽게 적용할 수 있다는 점에 주목하여 3D 프린팅에 주목하였음.

- WAAM은 제조 크기 한계가 없고, 빠르게 제작할 수 있음. 그리고 소재를 효율적으로 사용할 수 있었음.

- 무엇보다도 현존하는 장비와 설비만 간단히 수정해서 만들 수 있다는 것도 긴 개발기간과 대규모 투자가 필요하지 않았다는 것도 장점이었음.

- 현재 절삭 가공으로 생산하고 있는 티타늄 링 부품은 약 48kg의 재료를 투입해 7kg만 남기는데, WAAM 공정으로 제작한 부품은 약 15kg의 재료만 투입해서 만들 수 있었음. 공정 최적화를 통해 11kg 이내의 재료를 투입해 제조할 수 있도록 하는 것이 목표임.

- 물성 비교해본 결과 파우더 방식보다 높았고, 단조 소재에 비하면 거의 비슷하거나 약간 떨어지는 수준으로 측정되었음.





ps. 램제트 엔진 부분에서 후속 군수지원이 언급되는걸 보면 이미 제식화된게 있는 걸지도...