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저온 환경 하의 펌프 실링재료

전문가 제언: ○ 로켓의 추진제(액체 산소, 액체 수소, 고제 추진제)는 로켓 전 중량(위성포함)의 90% 이상을 점하기 때문에 최대한으로 무게를 줄여야 한다. 로켓 엔진은 액체산소와 액체질소를 연소기에 공급하기 위해 경량 고속의 터보 펌프를 사용하는데, 터보 펌프의 개발에서는 액체산소나 액체질소 중에서 고속 회전하는 펌프의 축을 지지하는 베어링과 극저온 추진제 펌프와 고온 터빈 사이에 설치되는 축 실링재료의 개발이 중요한 기술적 과제가 된다.

○ 액체 수소의 터보펌프는 소형, 경량으로 고압을 만들기 위해 고속 회전하는데, 구조를 간단하게 만들기 위해 베어링은 극저온의 펌프 유체 중에 설치하여 내부 순환하는 펌프 유체를 이용하여 마찰로 발열하는 베어링과 베어링 실을 냉각한다.

○ 본고는 터보펌프의 실링재료가 극저온 환경에서 직면하는 특이한 현상과 그 개선책을 사례와 실험을 통하여 소개한 것으로, 축 베어링은 표면에 노출된 유리섬유를 불소산으로 용해 제거하여 윤활성을 높인 유리섬유강화 테프론(PTPE) 리테이너를 개발하여 베어링의 내구성과 윤활성을 향상할 수 있다고 설명하고 있다.

○ 국산 위성 발사체 개발에 주력하고 있는 한국우주항공연구원의 터보펌프 팀에서는 터보펌프의 국산화를 추진하기 위한 기초연구와 시험을 수행 중에 있어 그 결과가 기대된다. 본고는 액체 로켓 엔진에 연료와 산화제를 고압으로 공급하는 터보펌프의 실링 재료 개발에 이용할 수 있는 최근 자료가 포함되어 있어 좋은 참고 자료가 될 것으로 믿는다.

저자: Masataka NOSAKI
자료유형: 학술정보