KR20100110941A - Hydrogen-oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof - Google Patents

Hydrogen-oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof Download PDF

Info

Publication number
KR20100110941A
KR20100110941A KR1020090029227A KR20090029227A KR20100110941A KR 20100110941 A KR20100110941 A KR 20100110941A KR 1020090029227 A KR1020090029227 A KR 1020090029227A KR 20090029227 A KR20090029227 A KR 20090029227A KR 20100110941 A KR20100110941 A KR 20100110941A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrogen
oxygen
storage tank
rocket engine
reactor
Prior art date
Application number
KR1020090029227A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR101009498B1 (en
Inventor
권세진
안성용
Original Assignee
한국과학기술원
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국과학기술원 filed Critical 한국과학기술원
Priority to KR1020090029227A priority Critical patent/KR101009498B1/en
Publication of KR20100110941A publication Critical patent/KR20100110941A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR101009498B1 publication Critical patent/KR101009498B1/en

Links

Images

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/50Feeding propellants using pressurised fluid to pressurise the propellants
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02KJET-PROPULSION PLANTS
    • F02K9/00Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof
    • F02K9/42Rocket-engine plants, i.e. plants carrying both fuel and oxidant therefor; Control thereof using liquid or gaseous propellants
    • F02K9/44Feeding propellants
    • F02K9/56Control
    • F02K9/58Propellant feed valves
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/36Hydrogen production from non-carbon containing sources, e.g. by water electrolysis
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/30Use of alternative fuels, e.g. biofuels

Abstract

PURPOSE: A hydrogen-oxygen bipropellant rocket engine and an propelling method thereof are provided to eliminate the need for an insulating device for storing hydrogen or oxygen at an extremely low temperature and a tank with a thick wall since the hydrogen and the oxygen are generated through a peroxide decomposition reaction. CONSTITUTION: A hydrogen-oxygen bipropellant rocket engine comprises a peroxide tank(110), a reactor(120), an electrolysis unit(130), a hydrogen-oxygen separating unit(140), a hydrogen tank(150), an oxygen tank(160) and a rocket engine(170). The peroxide decomposition reaction occurs in the reactor. The electrolysis decomposition unit decomposes the water, which is generated by the decomposition in the reactor, into the hydrogen and the oxygen. The hydrogen-oxygen separating unit separates and collects the hydrogen and oxygen, which are decomposed by the electrolysis unit. The hydrogen tank stores the separated hydrogen. The oxygen tank is connected to at least one of the reactor and the hydrogen-oxygen separating unit and stores the generated oxygen. The rocket engine is connected to the hydrogen tank and the oxygen tank. Using the oxygen as an oxidizer, the rocket engine burns the hydrogen and obtains the propulsion.

Description

수소-산소 이원추진제 로켓 엔진과 그 추진 방법{Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof}Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method

본 발명은 친환경 추진제인 고농도 과산화수소(hydrogen peroxide)를 반응기로 주입하여 촉매와의 반응을 통해 스팀과 산소로 분해시키고 스팀은 다시 물로 응축시켜 전기분해한 후 수소와 산소를 생성하여 산소를 산화제로 이용하고 수소를 연소시켜 추진력을 얻는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진에 관한 것이다.The present invention injects high concentration hydrogen peroxide, an eco-friendly propellant, into the reactor to decompose it into steam and oxygen through reaction with a catalyst, and condenses it back into water to electrolyze and produce hydrogen and oxygen to use oxygen as the oxidant. And a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine which obtains propulsion by burning hydrogen.

로켓 엔진은 설계한 추력을 발생시키는 장치로서 추력기를 포함하는 개념이며 로켓 발사체 또는 인공위성에 부착되어 설정한 비행 궤도를 따라 비행하도록 해주는 장치이다. 로켓 엔진은 하나의 추진제만으로 구동하는 단일추진제 로켓 엔진과 산화제를 이용하여 연료를 연소시키는 이원추진제 로켓 엔진으로 나누어 질 수 있다.The rocket engine is a device that generates thrust and is designed to include a thruster. The rocket engine is a device that allows the rocket engine to fly along a flight trajectory that is attached to a rocket projectile or satellite. Rocket engines can be divided into single-propellant rocket engines driven by a single propellant and binary-propellant rocket engines that burn fuel using oxidants.

종래의 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 경우,In the case of a conventional hydrogen-oxygen binary rocket engine,

첫째, 수소와 산소를 로켓 엔진의 추진제로 사용하기 위해 극저온 상태에서 액체 수소와 액체 산소로 보관해야 하므로 단열을 요하며 이를 위해 탱크 벽이 두 꺼워져 고중량에 따른 고비용의 문제가 있다.First, in order to use hydrogen and oxygen as a propellant of a rocket engine, liquid hydrogen and liquid oxygen must be stored in cryogenic conditions, and thus heat insulation is required.

둘째, 액체 수소와 액체 산소를 저장하기 위해 큰 부피의 저장탱크를 두 개 운용해야하므로 역시 중량과 부피가 커져 비용 소모가 심하다는 단점이 있다.Second, since two large storage tanks must be operated to store liquid hydrogen and liquid oxygen, they are also disadvantageous in that they are costly due to their weight and volume.

셋째, 수소와 산소는 저장성 추진제가 아니므로 극저온 상태에서 액화시켜 보관해야 하며 단열 처리를 하더라도 지속적으로 추진제가 기화되어 장기간 보관이 어려워 우주 탐사와 같은 장기간이 소요되는 우주선의 추진제로 사용되지 못하고 짧은 시간이 소요되는 로켓 엔진에서 사용할 수밖에 없는 문제가 있다.Third, since hydrogen and oxygen are not storage propellants, they should be stored in liquid form in cryogenic conditions. Even though adiabatic treatments are carried out, propellants are continuously vaporized, making them difficult to store for a long time. There is a problem that can only be used in this rocket engine.

따라서, 수소와 산소를 이원추진제로 활용하되 단열이 불필요하고 작고 가벼운 탱크에 보관 가능하여 전체 시스템의 부피와 중량을 줄이며 상온 상태에서 장기간 보관할 수 있는 경제적인 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 개발이 요구된다.Therefore, it is necessary to develop an economical hydrogen-oxygen binary rocket engine that utilizes hydrogen and oxygen as a binary propellant but does not require insulation and can be stored in a small and light tank, reducing the volume and weight of the entire system and storing it for a long time at room temperature. do.

본 발명은 수소와 산소를 이원추진제로 사용하되 단열 장치가 불필요하고 탱크 벽이 두꺼울 필요가 없어 전체 시스템의 경량화에 기여할 수 있는 이원추진제 로켓 엔진을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a two-propellant rocket engine that can use hydrogen and oxygen as a binary propellant, but do not need a heat insulation device and do not need to have a thick tank wall to contribute to the weight reduction of the entire system.

본 발명은 과산화수소 분해 반응과 물의 전기 분해 반응을 이용한 이원추진제 로켓 엔진과 그 추진 방법을 제공하고자 한다.The present invention is to provide a binary propulsion rocket engine and a propulsion method using hydrogen peroxide decomposition reaction and water electrolysis reaction.

본 발명은 로켓 엔진 점화를 위한 점화기를 별도로 구비할 필요 없어 시스템의 경량화에 기여하며 점화의 신뢰성이 높은 이원추진제 로켓 엔진을 제공하고자 한다.The present invention does not need to provide a separate igniter for ignition of the rocket engine to contribute to the weight reduction of the system and to provide a two-propellant rocket engine with high ignition reliability.

본 발명은 과산화수소 저장탱크(110); 상기 과산화수소 저장탱크(110)에 연결되며 과산화수소 분해 반응이 일어나는 반응기(120); 상기 반응기(120)에 연결되며 상기 반응기(120)에서 분해 반응에 의해 발생한 물을 수소와 산소로 분해하는 전기 분해 장치(130); 상기 전기 분해 장치(130)에 연결되며 상기 전기 분해 장치(130)에서 분해된 수소와 산소를 각각 분리하여 포집하는 수소-산소 분리장치(140); 상기 수소-산소 분리장치(140)에 연결되며 분리된 수소를 저장하는 수소 저장탱크(150); 상기 반응기(120) 또는 수소-산소 분리장치(140) 중 적어도 하나에 연결되어 발생된 산소를 저장하는 산소 저장탱크(160); 및 산소를 산화제로 이용하 여 수소를 연소시켜 추진력을 얻기 위하여 상기 수소 저장탱크(150) 및 산소 저장탱크(160)에 연결되는 로켓 엔진(170); 을 포함하는 것을 특징으로 한다.The present invention is a hydrogen peroxide storage tank (110); A reactor 120 connected to the hydrogen peroxide storage tank 110 and generating a hydrogen peroxide decomposition reaction; An electrolysis device (130) connected to the reactor (120) for decomposing water generated by the decomposition reaction in the reactor (120) into hydrogen and oxygen; A hydrogen-oxygen separator (140) connected to the electrolysis device (130) to separate and collect hydrogen and oxygen decomposed in the electrolysis device (130); A hydrogen storage tank 150 connected to the hydrogen-oxygen separator 140 to store separated hydrogen; An oxygen storage tank 160 connected to at least one of the reactor 120 or the hydrogen-oxygen separator 140 to store generated oxygen; And a rocket engine 170 connected to the hydrogen storage tank 150 and the oxygen storage tank 160 to obtain propulsion by burning hydrogen using oxygen as an oxidant. Characterized in that it comprises a.

본 발명은 상기 반응기(120)는 내부에 과산화수소와 반응하는 활성 물질(121b)이 도포된 촉매(121)가 충전되는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the reactor 120 is filled with a catalyst 121 coated with an active material 121b reacting with hydrogen peroxide.

또한, 본 발명은 상기 촉매(121)는 펠렛 또는 그레인 형상의 마이크로비드인 지지체(121a)에 상기 활성 물질(121b)이 도포되는 것을 특징으로 한다.In addition, the catalyst 121 is characterized in that the active material 121b is applied to the support 121a, which is a pellet or grain-shaped microbeads.

본 발명은 상기 촉매(121)의 지지체(121a)는 다공성의 펠렛 형태의 마이크로비드인 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the support 121a of the catalyst 121 is a microbead in a porous pellet form.

본 발명은 상기 촉매(121)의 지지체(121a)의 직경은 300 ~ 5000 마이크로미터인 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that the diameter of the support (121a) of the catalyst 121 is 300 ~ 5000 micrometers.

또한, 본 발명은 상기 촉매(121)의 활성 물질(121b)은 귀금속 계열 또는 전이금속 산화물 중 선택되는 어느 하나이거나 이들의 결합인 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that the active material 121b of the catalyst 121 is any one selected from noble metal series or transition metal oxide or a combination thereof.

본 발명은 상기 촉매(121)의 지지체(121a)는 무기 산화물인 것을 특징으로 한다.The support 121a of the catalyst 121 is characterized in that the inorganic oxide.

한편, 본 발명은 과산화수소를 가압하기 위한 가압가스 저장탱크(210); 및 상기 가압가스 저장탱크(210)로부터 공급되는 가압가스를 설정된 압력으로 제어하기 위해 상기 가압가스가 상기 가압가스 저장탱크(210)로부터 상기 과산화수소 저장탱크(110)로 이동하는 경로에 형성되는 압력 조절기(215); 를 포함하는 것을 특징으로 한다.On the other hand, the present invention is a pressurized gas storage tank 210 for pressurizing hydrogen peroxide; And a pressure regulator formed in a path in which the pressurized gas moves from the pressurized gas storage tank 210 to the hydrogen peroxide storage tank 110 to control the pressurized gas supplied from the pressurized gas storage tank 210 to a set pressure. 215; Characterized in that it comprises a.

본 발명은 상기 반응기(120)로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위해 상기 과산화수소가 상기 과산화수소 저장탱크(110)로부터 상기 반응기(120)로 이동하는 경로에 형성되는 제 1 밸브(221); 상기 전기 분해 장치(130)로 공급되는 물의 양을 조절하기 위해 상기 물이 상기 반응기(120)로부터 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에 형성되는 제 2 밸브(222); 상기 산소 저장탱크(160)로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 반응기(120) 및 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 산소 저장탱크(160)로 이동하는 경로에 형성되는 제 3 밸브(223); 상기 수소 저장탱크(150)로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 수소 저장탱크(150)로 이동하는 경로에 형성되는 제 4 밸브(224); 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소 저장탱크(150)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 형성되는 제 5 밸브(225); 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 산소 저장탱크(160)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 형성되는 제 6 밸브(226); 중 선택되는 적어도 하나 이상의 밸브(220)를 포함하고 상기 밸브(220)의 개폐를 제어하기 위한 밸브 구동장치(230)가 구비되는 것을 특징으로 한다.The present invention is the first valve 221 is formed in the path to move the hydrogen peroxide from the hydrogen peroxide storage tank 110 to the reactor 120 in order to control the amount of hydrogen peroxide supplied to the reactor 120; A second valve 222 formed in a path in which the water moves from the reactor 120 to the electrolysis device 130 to adjust the amount of water supplied to the electrolysis device 130; In order to control the amount of oxygen supplied to the oxygen storage tank 160, the oxygen is formed in the path to move from the reactor 120 and the hydrogen-oxygen separator 140 to the oxygen storage tank 160 Three valve 223; A fourth valve 224 is formed in the path of the hydrogen from the hydrogen-oxygen separator 140 to the hydrogen storage tank 150 to control the amount of hydrogen supplied to the hydrogen storage tank 150. ; A fifth valve 225 formed in a path through which the hydrogen moves from the hydrogen storage tank 150 to the rocket engine 170 to adjust the amount of hydrogen supplied to the rocket engine 170; A sixth valve 226 formed in a path in which the oxygen moves from the oxygen storage tank 160 to the rocket engine 170 to adjust the amount of oxygen supplied to the rocket engine 170; It characterized in that it comprises at least one valve 220 selected from among the valve driving device 230 for controlling the opening and closing of the valve 220.

또한, 본 발명은 상기 반응기(120)에서 발생한 물이 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에는 상기 반응기(120)에서 과산화수소 분해 반응시 발생하는 기체 상태의 물을 액체 상태로 변환하는 응축기(240)가 포함되는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is a condenser for converting the water in the gaseous state generated during the hydrogen peroxide decomposition reaction in the reactor 120 in the path of the water generated in the reactor 120 to the electrolysis device 130 ( 240) is included.

본 발명은 (a) 압력 조절기(215)를 이용하여 설정된 압력으로 가압가스가 과 산화수소 저장탱크(110)에 있는 과산화수소를 가압하여 반응기(120)로 주입하는 단계; (b) 상기 반응기(120)에서 촉매(121)를 이용하여 과산화수소를 수소와 산소로 분해시키는 과산화수소 분해 단계; (c) 상기 (b)단계에서 분해된 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장하고 기체 상태의 물은 응축기(240)에서 액체 상태의 물로 변환하는 단계; (d) 상기 (c)단계에서 변환된 물을 수소와 산소로 전기분해하는 단계; (e) 상기 (d)단계에서 분해된 수소와 산소를 분리하여 포집한 후 포집된 수소는 수소 저장탱크(150)로 이동시켜 저장하고 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장하는 단계; 및 (f) 상기 산소 저장탱크(160)에 저장된 산소를 산화제로 이용하여 상기 수소 저장탱크(150)에 저장된 수소를 연료로 연소시켜 추진력을 발생시키는 단계; 로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention includes the steps of: (a) pressurizing the hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide storage tank 110 at a pressure set using the pressure regulator 215 into the reactor 120; (b) hydrogen peroxide decomposition step of decomposing hydrogen peroxide into hydrogen and oxygen using a catalyst 121 in the reactor 120; (c) transferring the oxygen decomposed in step (b) to the oxygen storage tank 160 for storage and converting the gaseous water into liquid water in the condenser 240; (d) electrolyzing the water converted in step (c) into hydrogen and oxygen; (e) separating and collecting hydrogen and oxygen decomposed in the step (d) and storing the collected hydrogen by moving to the hydrogen storage tank 150 and storing the oxygen by moving to the oxygen storage tank 160; And (f) generating propulsion by burning hydrogen stored in the hydrogen storage tank 150 as fuel using oxygen stored in the oxygen storage tank 160 as an oxidant. Characterized in that consists of.

또한, 본 발명은 상기 (f)단계의 수행시 고온의 산소에 수소를 분사하여 로켓 엔진을 점화시켜 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention is characterized in that to generate a propulsion force by igniting the rocket engine by injecting hydrogen to high temperature oxygen during the step (f).

본 발명에 의한 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진은,Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine according to the present invention,

첫째, 과산화수소 분해 반응을 통해 수소와 산소가 생성되므로 극저온 상태로 수소와 산소를 보관하기 위한 단열장치나 두꺼운 벽을 가진 탱크가 불필요하여 시스템의 단순화, 경량화에 기여하며 운용시 비용 절감의 효과가 있다.First, since hydrogen and oxygen are generated through the decomposition of hydrogen peroxide, it is not necessary to insulate the hydrogen and oxygen in cryogenic conditions or to have a tank with a thick wall. .

둘째, 시스템 전체의 탱크 중량 면에서 크고 두꺼운 연료 탱크와 산화제 탱크 대신 하나의 추진제 탱크와 임시로 연료와 산화제를 보관하는 작은 탱크를 구비 하면 되므로 전체 시스템의 경량화와 비용 측면에서 경제적이라는 장점이 있다.Second, in terms of the tank weight of the whole system, it is advantageous in terms of weight and cost of the entire system because only one propellant tank and a small tank for temporarily storing fuel and oxidant may be provided instead of a large and thick fuel tank and an oxidant tank.

셋째, 저장성 추진제인 과산화수소만을 보관하게 되므로 기화로 인한 추진제의 손실이 거의 없고 장기간 보관할 수 있어 우주 탐사와 같은 장기간이 소요되는 시스템에 적용이 가능하다는 장점이 있다.Third, since only hydrogen peroxide, which is a storage propellant, is stored, there is almost no loss of propellant due to vaporization and it can be stored for a long time.

또한, 본 발명은 과산화수소 분해 반응시 생성되는 산소가 고온의 상태이므로 고온의 산소에 수소를 분사시켜 직접 로켓 엔진 점화가 가능하여 별도의 점화 장치를 구비할 필요 없어 시스템의 경량화에 기여하고 점화의 신뢰성을 높일 수 있다는 장점이 있다.In addition, in the present invention, since the oxygen produced during the hydrogen peroxide decomposition reaction is a high temperature state, it is possible to ignite the rocket engine by directly injecting hydrogen to high temperature oxygen, so that it is not necessary to provide a separate ignition device, which contributes to the weight reduction of the system and reliability of ignition. There is an advantage that can be increased.

일반적으로 로켓은 연료를 태워서 만드는 고압가스를 내뿜어 추진력을 얻는 장치이며 이와 같은 방식의 엔진을 로켓 엔진 이라한다. 로켓 엔진은 크기에 비해 가장 큰 힘을 내는 엔진으로서, 같은 크기의 자동차 엔진보다 3,000배 이상의 힘을 낸다. 로켓은 매우 큰 힘을 내는 만큼 연료가 빨리 연소되므로 짧은 시간동안 많은 연료를 소모하고, 높은 온도를 발생시킨다. 따라서, 로켓 기관은 높은 온도와 높은 압력, 그리고 강한 힘에 견디면서도 가벼워야 하기 때문에 매우 복잡하고 어려운 기술이 필요하다.In general, a rocket is a device that obtains propulsion by exhaling high-pressure gas produced by burning fuel, and such an engine is called a rocket engine. Rocket engines are the most powerful engines of their size, producing more than 3,000 times the power of car engines of the same size. The rocket burns fast because of its high power, consuming a lot of fuel in a short time and generating high temperatures. Therefore, rocket engines need to be very complex and difficult because they have to withstand high temperatures, high pressures, and strong forces.

로켓의 작동 원리는 작용-반작용의 법칙으로, 물체에 어떤 힘이 가해져서 작용이 생기면 크기는 같지만 방향이 반대인 반작용이 생기는 것을 이용하여 강력한 로켓이 앞으로 나아갈 수 있도록 하는 것이다. 로켓의 연소실에서 추진제가 연소되 면 매우 빠르게 팽창하는 가스가 생성되며, 이 팽창 가스의 압력은 로켓 안의 모든 방향으로 균일하게 작용하고, 어떤 한 방향으로 가해지는 압력은 그 반대 방향으로 가해지는 압력과 균형을 이룬다. 하지만 로켓 뒤쪽으로 흐르는 가스는 노즐을 통해 내뿜어져 로켓 앞쪽의 압력과 균형을 이루지 못하게 되어 발생하는 압력차로 로켓이 앞으로 나아간다. 노즐을 통해 내뿜어지는 가스가 뉴턴의 운동 법칙에서 말하는 '작용'에 해당하고, 내뿜어지는 가스의 반대쪽인 진행 방향으로 로켓을 미는 추진력이 '반작용'에 해당한다.The working principle of a rocket is the law of action-reaction, which allows a powerful rocket to move forward by using reactions of the same magnitude but opposite direction when a force is applied to an object. The propellant burns in the rocket's combustion chamber, creating a gas that expands very rapidly, and the pressure of the expanding gas acts uniformly in all directions within the rocket, and the pressure exerted in one direction is equal to the pressure applied in the opposite direction. Balance However, the gas flowing behind the rocket is blown out through the nozzle and out of balance with the pressure in front of the rocket, causing the rocket to move forward. The gas exhaled through the nozzle corresponds to Newton's law of motion, and the propulsion to push the rocket toward the opposite direction of the exhaled gas corresponds to the reaction.

로켓은 추진 방식에 따라 액체 연료에 의한 방법과 고체 연료에 의한 방법 크게 두 가지로 나뉜다. 액체 연료에 의한 추진 방법은, 기체 내에 채워져 있는 연료와 산화제의 연소에 의해서 발생한 가스를 분출하면서 생성되는 가스를 기체 후방으로 고속 분출시켜 그 반동력으로 전진을 하며, 고체 연료에 의한 추진 방법은, 기체 내에 채워져 있는 고체연료의 연소에 의해서 그 추진력을 이용하여 전진하게 된다. 상기 두 가지 추진 방법 중 단위 질량의 추진제로 낼 수 있는 추력을 정의하는 비추력은 고체 연료 로켓보다 액체 연료 로켓이 크고 추력 조절이 용이하므로 우주 산업에서는 액체 연료를 추진제로 사용하는 경우가 많다.There are two main types of rockets, liquid fuel and solid fuel. The propulsion method using liquid fuel is a high velocity jet of gas generated at the rear of the gas while the gas generated by the combustion of the fuel and the oxidant filled in the gas is advanced at the reaction force, and the propulsion method using the solid fuel is a gas. Combustion of the solid fuel contained in the chamber allows the engine to move forward using its propulsion force. Of the two propulsion methods, the non-thrust defining the thrust that can be produced by the unit mass propellant is larger than the solid fuel rocket, and the liquid fuel rocket is larger than the solid fuel rocket.

또한, 액체 연료에 의한 추진 방법에서도 하나의 추진제만으로 추력을 얻는 단일추진제 방식과 연료와 산화제의 두 개의 추진제를 구비하여 산화제를 이용하여 연료를 연소시켜 추력을 얻는 이원추진제 방식이 있다. 단일추진제 방식의 경우 시스템의 간소화, 경량화 면에서 우수하나 추진제 단위 질량당 생성되는 비추력이 상대적으로 적은 반면 이원추진제 방식의 경우 시스템이 복잡해질 수 있으나 단일추 진제 방식에 비해 비추력이 2배 가량 높아 효율적이다.In addition, there is a single propellant method of obtaining a thrust using only one propellant, and a two-propellant method of burning a fuel using an oxidant to obtain a thrust. The single-propellant method is superior in terms of system simplification and light weight, but the non-thrust generated per unit mass of the propellant is relatively small, while the dual-propellant method can complicate the system, but the non-thrust is twice as efficient as the single-propellant method. to be.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일실시예에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1 은 본 발명에 의한 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 시스템 구조도를, 도 2 는 본 발명에 의한 반응기의 단면도를, 도 3 은 본 발명에 의한 펠렛(pellet) 형태 촉매의 확대 단면도를, 도 4 는 본 발명에 의한 다공성의 펠렛(pellet) 형태 촉매의 확대 단면도를, 도 5 는 본 발명에 의한 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 추진 방법을 나타내는 블록선도를 나타낸다.1 is a system structural diagram of a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine according to the present invention, FIG. 2 is a sectional view of a reactor according to the present invention, and FIG. 3 is an enlarged sectional view of a pellet catalyst according to the present invention. 4 is an enlarged cross-sectional view of a porous pellet-type catalyst according to the present invention, Figure 5 is a block diagram showing the propulsion method of the hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine according to the present invention.

도 1 을 참조하면 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진(170)은 과산화수소 저장 탱크(110), 반응기(120), 전기 분해 장치(130), 수소-산소 분리장치(140), 수소 저장탱크(150), 산소 저장탱크(160), 로켓 엔진(170)을 포함할 수 있다. 또한, 가압가스 저장탱크(210), 압력 조절기(215), 밸브(220), 밸브 구동장치(230), 응축기(240)를 선택적으로 포함할 수 있다. 이하 구체적으로 살펴본다.Referring to FIG. 1, a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine 170 includes a hydrogen peroxide storage tank 110, a reactor 120, an electrolysis device 130, a hydrogen-oxygen separator 140, and a hydrogen storage tank 150. It may include an oxygen storage tank 160, a rocket engine 170. In addition, the pressurized gas storage tank 210, the pressure regulator 215, the valve 220, the valve driving device 230, it may optionally include a condenser 240. It looks at in detail below.

도 1 을 참조하면 상기 과산화수소 저장탱크(110)는 과산화수소(hydrogen peroxide)를 보관하고 있는 저장용 탱크이며 도 1 은 구조도 이므로 저장 탱크의 형상은 구 형태 뿐 아니라 원기둥 등 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다. 종래의 추진제 저장탱크의 경우 높은 압력에서 견디도록 두꺼운 탱크 벽을 구성해야 하므로 고강도 금속재질로 하였으나 상기 과산화수소 저장탱크(110)는 탱크 벽의 내면을 금속 재질로 구성하고 외면을 복합 소재로 구성하는 것 또한 가능하다. 탱크 벽 내면을 구성하는 금속 재질은 추진제인 과산화수소(hydrogen peroxide)와 호환성을 지니는 금속 재료의 범위 내에서 다양할 수 있으며, 탱크 벽의 외면을 구성하는 복합 소재는 유리 섬유, 탄소 섬유, 케블라 등으로 경량화에 기여하면서 높은 압력에서 견딜 수 있는 재료의 범위 내에서 다양한 소재일 수 있다.Referring to FIG. 1, the hydrogen peroxide storage tank 110 is a storage tank for storing hydrogen peroxide, and since FIG. 1 is a structural diagram, the shape of the storage tank may be formed in various shapes such as a cylinder as well as a sphere. . In the case of a conventional propellant storage tank, a thick tank wall must be constructed to withstand high pressure, but the hydrogen peroxide storage tank 110 is composed of a metal material and an outer surface of the tank wall. It is also possible. The metal materials that make up the inner wall of the tank may vary within the range of metal materials that are compatible with hydrogen peroxide, the propellant, and the composite materials that make up the outer surface of the tank wall may be glass fiber, carbon fiber, kevlar, or the like. It can be a variety of materials within the range of materials that can withstand high pressures while contributing to light weight.

도 1 을 참조하면 상기 가압가스 저장탱크(210)는 상기 과산화수소 저장탱크(110)에 연결되어 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 가압가스 저장탱크(210)는 추진제인 과산화수소(hydrogen peroxide)를 가압하기 위한 고압의 불활성 가스로 채워져 있으며 상기 불활성 가스로는 질소(nitrogen) 또는 헬륨(Helium) 가스를 활용할 수 있다. 상기 가압가스 저장탱크(210)에 고압으로 충전된 가스가 상기 과산화수소 저장탱크(110)에 있는 과산화수소(hydrogen peroxide)를 가압하여 상기 반응기(120)로 공급한다. 도 1 은 구조도이므로 도시된 상기 가압가스 저장탱크(210)의 형상은 일예로써 원형을 도시하고 있으나 이에 한정되지 않고 원기둥, 구형 등 다양한 형상으로 이루어 질 수 있다. 상기 가압가스 저장탱크(210)의 재질에 대해서는 상기 과산화수소 저장탱크(110)에서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.Referring to FIG. 1, the pressurized gas storage tank 210 may be selectively connected to the hydrogen peroxide storage tank 110. The pressurized gas storage tank 210 is filled with a high pressure inert gas for pressurizing hydrogen peroxide, which is a propellant, and nitrogen or helium gas may be used as the inert gas. The gas charged at high pressure in the pressurized gas storage tank 210 pressurizes hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide storage tank 110 and supplies it to the reactor 120. 1 is a structural diagram, the shape of the pressurized gas storage tank 210 is illustrated as an example, but is not limited thereto, and may be formed in various shapes such as a cylinder and a sphere. The material of the pressurized gas storage tank 210 is the same as that described in the hydrogen peroxide storage tank 110 and will be omitted.

도 1 을 참조하면 상기 압력 조절기(215)는 상기 가압가스 저장탱크(210)와 과산화수소 저장탱크(110) 사이에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 가압가스 저장탱크(210)에 고압으로 충전된 질소(nitrogen) 또는 헬륨(Helium) 가스가 상기 과산화수소 저장탱크(110)에 있는 과산화수소(hydrogen peroxide)를 가압할 때 설정된 압력으로 감압이 필요하며 상기 압력 조절기(215)에서 감압을 수행할 수 있다. 도면에 도시되지 않았으나 상기 압력 조절기(215)와 과산화수소 저장탱크(110)의 사 이에 미세조정밸브(도면 미도시)가 형성될 수 있으며 이 경우, 가압용 가스는 상기 압력 조절기(215)와 미세조정밸브(도면 미도시)에서 압력 조절할 수 있고 상기 압력 조절기(215)에서 설계 압력으로 먼저 감압한 뒤 미세조정밸브(도면 미도시)에서 미세한 압력 조절 및 보정이 가능하다. 가압 압력이 변동하는 블로우 다운(blow-down) 시스템을 이용하면 추진제인 과산화수소(hydrogen peroxide)의 사용량에 따라 가압 압력이 변동하고 이에 따라 추진제 공급 유량이 가변적이므로 설계 조건에서 요구되는 수소 및 산소를 일정하게 발생시키기 어려운 문제점이 있다. 따라서, 상기 압력 조절기(215)에 의해 잔존 추진제의 양에 관계없이 상기 반응기(120)로 일정량의 과산화수소(hydrogen peroxide)를 공급할 수 있어 요구되는 수소 및 산소 유량을 생성시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 압력 조절기(215)의 구체적인 구성은 통상적으로 사용되는 압력 조절기와 동일하므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.Referring to FIG. 1, the pressure regulator 215 may be selectively formed between the pressurized gas storage tank 210 and the hydrogen peroxide storage tank 110. When nitrogen or helium gas charged to the pressurized gas storage tank 210 at high pressure pressurizes hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide storage tank 110, pressure reduction is required at a set pressure. Decompression may be performed at the pressure regulator 215. Although not shown in the drawings, a fine adjustment valve (not shown) may be formed between the pressure regulator 215 and the hydrogen peroxide storage tank 110, and in this case, the pressure gas may be finely adjusted with the pressure regulator 215. The pressure may be adjusted in a valve (not shown), and the pressure controller 215 may first reduce the pressure to a design pressure, and then fine pressure adjustment and correction may be performed in a fine adjustment valve (not shown). Using a blow-down system with fluctuating pressurization pressure, the pressurization pressure is varied according to the amount of hydrogen peroxide used as the propellant and the flow rate of the propellant is variable accordingly, so that hydrogen and oxygen required in the design conditions are constant. There is a problem that is difficult to occur. Therefore, the pressure regulator 215 can supply a certain amount of hydrogen peroxide to the reactor 120 regardless of the amount of residual propellant, thereby generating the required hydrogen and oxygen flow rates. Since the specific configuration of the pressure regulator 215 is the same as the pressure regulator commonly used, a detailed description thereof will be omitted.

도 2 를 참조하면 상기 반응기(120)에는 촉매(121)가 충전되어 있어 과산화수소(hydrogen peroxide) 분해 반응이 일어나는 공간이며 상기 촉매(121)는 지지체(121a)와 활성 물질(121b)로 형성될 수 있다. 과산화수소의 분해 반응은 고온, 고압의 가스를 생성하는 점에서 그 특성이 연소 반응과 유사하다. 과산화수소 분해 반응에서 촉매를 이용하는 방법은 액상의 과산화수소와 액상의 촉매를 동시에 분사하여 반응시키는 방식인 액체-액체형(liquid-liquid type)이 있으나 수분에 의해 효율이 저하되는 점, 공급관을 두 개 설치하여 간결하지 아니한 점 등 단점이 있다. 따라서, 고체 상태의 펠렛(pellet) 또는 그레인(grain) 형태의 촉매나 스크 린(screen) 형태의 촉매를 많이 사용하게 된다. 전자인 펠렛(pellet) 또는 그레인(grain) 형태의 촉매의 경우 덩어리진 고체 촉매에 과산화수소(hydrogen peroxide)를 분사하여 반응시키는 방식이다. 이 방식은 과산화수소(hydrogen peroxide)와 촉매의 접촉 면적이 크고 물질 전달이 용이하여 과산화수소(hydrogen peroxide)의 분해 반응에서 뛰어난 효과를 기대할 수 있다는 장점이 있다. 후자인 스크린(screen) 형태의 촉매의 경우 와이어가 직조된 스크린(screen)을 적층하여 고압으로 압축시킨 팩을 사용하는 방식으로서 분해 반응에서 펠렛 촉매와 같이 분쇄되지 않아 내구성이 좋다는 장점이 있다. 따라서, 시스템의 가동 조건에 따라 촉매를 선택할 수 있으나 상기 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진(170)에서 높은 추력을 얻기 위해서는 펠렛(pellet) 또는 그레인(grain) 형태의 촉매를 선택하여 사용함이 바람직하다. Referring to FIG. 2, the reactor 120 is filled with a catalyst 121 so that hydrogen peroxide decomposition reaction occurs, and the catalyst 121 may be formed of a support 121a and an active material 121b. have. The decomposition reaction of hydrogen peroxide is similar to the combustion reaction in that it generates gas at high temperature and high pressure. The method of using a catalyst in the hydrogen peroxide decomposition reaction is a liquid-liquid type, which is a method in which a liquid hydrogen peroxide and a liquid catalyst are sprayed and reacted at the same time, but the efficiency is reduced by moisture, and two supply pipes are installed. There are disadvantages, such as not concise. Therefore, many catalysts in the form of pellets or grains in the solid state or in the form of screens are used. In the case of an electron pellet or grain type catalyst, hydrogen peroxide is sprayed onto the agglomerated solid catalyst to react. This method has an advantage that the contact area between hydrogen peroxide and the catalyst is large and the mass transfer is easy, so that an excellent effect can be expected in the decomposition reaction of hydrogen peroxide. The latter type of screen (catalyst) catalyst has a merit of using a pack compressed with high pressure by stacking wire woven screens, which is not pulverized like a pellet catalyst in a decomposition reaction, and thus has excellent durability. Therefore, the catalyst may be selected according to the operating conditions of the system, but in order to obtain high thrust in the hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine 170, it is preferable to use a catalyst in the form of pellets or grains.

도 3 을 참조하면 상기 촉매(121)에 사용되는 활성 물질(121b)은 과산화수소(hydrogen peroxide)와 반응하는 백금(platinum), 은(silver), 파라듐(palladium) 등과 같은 귀금속 계열 금속이거나 산화망간(manganese oxide), 산화철(oxidized iron) 등과 같은 전이금속(transition metal)의 산화물 중 선택되는 어느 하나이거나 이들의 결합인 것이 바람직하다. 상기 활성 물질(121b)은 추진제인 고농도 과산화수소(hydrogen peroxide)와 반응하여 기체 상태의 수증기와 산소를 발생시킨다.Referring to FIG. 3, the active material 121b used in the catalyst 121 is a precious metal-based metal such as platinum, silver, palladium, or manganese oxide, which reacts with hydrogen peroxide. It is preferably any one selected from oxides of transition metals such as manganese oxide, oxidized iron, or the like, or a combination thereof. The active material 121b reacts with a high concentration of hydrogen peroxide, a propellant, to generate gaseous water vapor and oxygen.

도 4 를 참조하면 펠렛(pellet) 형태의 상기 촉매(121)는 다공성(多孔性)일 수 있다. 상기 지지체(121a)를 구성하는 펠렛(pellet) 또는 그레인(grain) 형태의 마이크로비드는 다수개의 구멍이 뚫려 있고 그 위에 상기 활성 물질(121b)을 코팅시켜 형성된다. 따라서, 공극이 최대가 되고 과산화수소(hydrogen peroxide)와 그레인(grain) 형태의 상기 활성 물질(121b) 입자간 접촉 면적도 극대화되어 반응속도가 빨라질 수 있다. 이에 따라, 과산화수소(hydrogen peroxide)의 분해 속도가 빨라져 추진제 유량이 증가됨에 따라 높은 비추력을 얻을 수 있다.Referring to FIG. 4, the catalyst 121 in a pellet form may be porous. Pellets or grains of the microbeads constituting the support 121a are formed by coating a plurality of holes and coating the active material 121b thereon. Therefore, the voids are maximized, and the contact area between the particles of hydrogen peroxide and grains of the active material 121b is also maximized, thereby increasing the reaction speed. As a result, the decomposition rate of hydrogen peroxide (hydrogen peroxide) is increased to obtain a high specific force as the propellant flow rate is increased.

도 3 을 참조하면 상기 지지체(121a)는 펠렛(pellet) 또는 그레인(grain) 형태의 마이크로비드일 수 있다. 상기 지지체(121a)의 직경은 추진제의 분해 효율에 큰 영향을 미치며 300 ~ 5000 마이크로미터인 것이 바람직하다. 다수의 펠렛(pellet)의 직경을 실질적으로 동일하게 함으로써 펠렛(pellet)의 생산비를 절감할 수 있다. 반면에, 서로 직경이 다르고 수가 동일한 2종류의 펠렛(pellet)을 사용함으로써 입자상 물질의 포집율의 면에서 우수한 결과를 얻을 수도 있다. 상기 지지체(121a)는 물리화학적 특성이 우수해야 하며, 과산화수소(hydrogen peroxide)와 반응하지 않아야 하므로 알루미나(aluminum oxide), 실리카(silicon dioxide), 티타니아(titania) 등과 같은 무기 산화물인 것이 바람직하다.Referring to FIG. 3, the support 121a may be a microbead of pellets or grains. The diameter of the support 121a greatly affects the decomposition efficiency of the propellant and is preferably 300 to 5000 micrometers. It is possible to reduce the production cost of pellets by making the diameters of the plurality of pellets substantially the same. On the other hand, by using two kinds of pellets having different diameters and the same number, excellent results can be obtained in terms of collection rate of particulate matter. The support 121a should be excellent in physicochemical properties, and should not react with hydrogen peroxide. Therefore, the support 121a is preferably an inorganic oxide such as alumina, silica, and titania.

도 1 을 참조하면 상기 전기 분해 장치(130)는 상기 반응기(120)에서 과산화수소(hydrogen peroxide) 분해 반응에 따라 발생한 물을 공급받아 내부에 다수개의 전극이 배치된 전해조에 물을 채우고 전극의 양쪽 선단에 배터리의 양극(+)과 음극(-)이 연결되어 물을 수소와 산소로 분해한다. 분해 반응식은 다음과 같다.Referring to FIG. 1, the electrolysis device 130 receives water generated by a hydrogen peroxide decomposition reaction in the reactor 120 to fill water in an electrolytic cell having a plurality of electrodes disposed therein, and both ends of the electrodes. The positive (+) and negative (-) terminals of the battery are connected to decompose water into hydrogen and oxygen. The decomposition scheme is as follows.

전체 반응식은The whole scheme is

2H2O -> 2H2 + O2 2H 2 O-> 2H 2 + O 2

이며,Lt;

- 극(환원) 4H2O + 4e- -> 2H2(기체상태) + 4OH- -Pole (reduced) 4H 2 O + 4e--> 2H 2 (gas) + 4OH-

+ 극(산화) 2H20 -> O2(기체상태) + 4H+ + 4e-+ Pole (oxidation) 2H 2 0-> O 2 (gas) + 4H + + 4e-

와 같다.Same as

물을 전기분해 하는 방법에 대한 상세한 설명은 통상적인 경우와 같으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다. 상기 전기 분해 장치(130)에서 분해된 수소와 산소는 후술하게 될 수소-산소 분리장치(140)로 이동한다.Detailed description of the method of electrolyzing water is the same as in the conventional case, and a detailed description thereof will be omitted. Hydrogen and oxygen decomposed in the electrolysis device 130 are moved to the hydrogen-oxygen separator 140 which will be described later.

도 1 을 참조하면 상기 응축기(240)는 상기 반응기(120)에서 발생한 물이 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 과산화수소(hydrogen peroxide) 분해 반응식은 다음과 같으며 이는 발열 반응이다.Referring to FIG. 1, the condenser 240 may be selectively formed in a path through which water generated in the reactor 120 moves to the electrolysis device 130. Hydrogen peroxide decomposition equation is as follows and it is exothermic.

2H2O2 -> 2H2O + O2 2H 2 O 2- > 2H 2 O + O 2

분해 반응시 발생하는 물과 산소는 고온의 상태이며 물은 기체 상태의 수증기일 수 있다. 따라서, 물을 전기 분해하기 위해 전 단계로 기체 상태의 물을 액체 상태로 응축하는 과정이 요구되며 상기 응축기(240)는 고온의 스팀과 열 교환을 통해 물로 응축시키는 장치이다.Water and oxygen generated during the decomposition reaction are hot and water may be gaseous steam. Therefore, in order to electrolyze water, a process of condensing water in a gaseous state into a liquid state is required in the previous step, and the condenser 240 is a device that condenses water into water through heat exchange with steam.

도 1 을 참조하면 상기 수소-산소 분리장치(140)는 상기 전기 분해 장치(130)에 연결된다. 상기 수소-산소 분리장치(140)는 환원 반응이 일어나는 - 극에서 OH- 를 제외한 기체 상태의 수소를 포집하고 산화 반응이 일어나는 + 극에서 H+ 를 제외한 기체 상태의 산소를 포집하는 장치이다. 포집된 수소와 산소는 각각 수소 저장탱크(150)와 산소 저장탱크(160)로 이동시킨다.Referring to FIG. 1, the hydrogen-oxygen separator 140 is connected to the electrolysis device 130. The hydrogen-oxygen separator 140 is a device for capturing hydrogen in a gaseous state except for OH- at a reduction reaction and collecting oxygen in a gaseous state except H + at a + pole where an oxidation reaction occurs. The collected hydrogen and oxygen are moved to the hydrogen storage tank 150 and oxygen storage tank 160, respectively.

도 1 을 참조하면 상기 수소 저장탱크(150)와 산소 저장탱크(160)는 각각 수소와 산소를 저장하기 위한 탱크로 기체 상태의 수소와 산소를 저장한다. 상기 수소 저장탱크(150)의 경우 상기 수소-산소 분리장치(140)에서 발생한 수소만을 저장하게 되나, 상기 산소 저장탱크(160)의 경우 상기 수소-산소 분리장치(140)에서 분리 포집된 산소와 상기 반응기(120)에서 과산화수소 분해 반응에 의해 발생한 산소를 모두 저장하게 된다. 상술한 바와 같이 과산화수소 분해 반응은 발열 반응이므로 상기 반응기(120)에서 발생한 산소는 매우 고온일 수 있다.Referring to FIG. 1, the hydrogen storage tank 150 and the oxygen storage tank 160 store hydrogen and oxygen in a gas state as tanks for storing hydrogen and oxygen, respectively. In the case of the hydrogen storage tank 150, only hydrogen generated in the hydrogen-oxygen separator 140 is stored, but in the case of the oxygen storage tank 160, the oxygen and the oxygen separated and collected in the hydrogen-oxygen separator 140 In the reactor 120, all the oxygen generated by the hydrogen peroxide decomposition reaction is stored. As described above, since the hydrogen peroxide decomposition reaction is an exothermic reaction, oxygen generated in the reactor 120 may be very high temperature.

도 1 을 참조하면 상기 로켓 엔진(170)은 상기 산소 저장탱크(160)로부터 공급되는 산소를 산화제로 이용하고 상기 수소 저장탱크(150)로부터 공급되는 수소를 연료로 하여 연소시켜 추진력을 발생시키는 장치이다. 본 발명과 같이 과산화수소(hydrogen peroxide)를 분해한 후 전기 분해를 통해 수소와 산소의 이원 추진제로 변환하여 연소시킬 경우 과산화수소(hydrogen peroxide)를 단일 추진제로 이용하는 시스템에 비해서 2배 이상의 비추력을 얻을 수 있는 장점이 있다. 또한, 상술한 바와 같이 상기 반응기(120)에서 발생되는 산소는 매우 고온이므로 산소 저장탱크(160)를 거쳐 상기 로켓 엔진(170)에 고온의 산소를 분사한 뒤 상기 수소 저장탱크(150)로부터 수소를 분사시키면 즉시 점화 가능하다. 따라서, 상기 로켓 엔진(170)의 점화를 위한 점화 장치가 별도로 요구되지 않아 시스템의 경량화에 기여하고 점화 장치의 신뢰성을 확보할 수 있는 장점이 있다.Referring to FIG. 1, the rocket engine 170 generates propulsion by burning oxygen using oxygen supplied from the oxygen storage tank 160 as an oxidant and hydrogen supplied from the hydrogen storage tank 150 as a fuel. to be. When decomposing hydrogen peroxide (hydrogen peroxide) and converting it into a binary propellant of hydrogen and oxygen through electrolysis as in the present invention, hydrogen peroxide (hydrogen peroxide) as a single propellant can obtain more than twice the non-thrust There is an advantage. In addition, as described above, since the oxygen generated in the reactor 120 is very high temperature, hydrogen is injected from the hydrogen storage tank 150 after injecting high temperature oxygen through the oxygen storage tank 160 to the rocket engine 170. Can be fired immediately. Therefore, the ignition device for ignition of the rocket engine 170 is not required separately, which contributes to the weight reduction of the system and has the advantage of ensuring the reliability of the ignition device.

도 1 을 참조하면 상기 밸브(220)는 제 1 밸브(221) 내지 제 6 밸브(226) 중에서 선택적으로 형성될 수 있다. 구체적으로 살펴보면 상기 제 1 밸브(221)는 상기 반응기(120)로 공급되는 과산화수소(hydrogen peroxide)의 양을 조절하기 위해 상기 과산화수소(hydrogen peroxide)가 상기 과산화수소 저장탱크(110)로부터 상기 반응기(120)로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제 2 밸브(222)는 상기 전기 분해 장치(130)로 공급되는 물의 양을 조절하기 위해 상기 물이 상기 반응기(120)로부터 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제 3 밸브(223)는 상기 산소 저장탱크(160)로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 반응기(120) 및 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 산소 저장탱크(160)로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제 4 밸브(224)는 상기 수소 저장탱크(150)로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 수소 저장탱크(150)로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제 5 밸브(225)는 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소 저장탱크(150)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상기 제 6 밸브(226)는 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 산소 저장탱크(160)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 선택적으로 형성될 수 있다. 상술한 바와 같이 상기 밸브(220)들은 모두 구비될 필요 없으며 시스템의 설계에 따라 일부만 선택적으로 구성될 수 있다. 상기 밸브(220)의 개폐를 제어하기 위한 제어 장치로 밸브 구동장치(230)가 형 성될 수 있으며 상기 밸브 구동장치(230)에서의 밸브 개폐 제어에 의해 과산화수소, 물, 산소, 수소의 공급 및 차단이 조절되며 공급시 유량 조절이 될 수 있다. 상기 밸브(220)는 글로브 밸브나 앵글 밸브와 같은 스톱 밸브, 평행 슬라이드 밸브, 웨지 밸브, 체크 밸브, 감압 밸브, 이스케이프 밸브, 안전 밸브, 스로틀 밸브 등 다양한 형태일 수 있으며 그 재료는 과산화수소, 물, 산소, 수소와 반응하지 않는 금속 재료 범위 내에서 다양할 수 있다. 또한, 상기 밸브(220)는 솔레노이드(solenoid)에 전류가 흘러 자기장이 형성될 때 발생하는 인력(引力)을 이용하는 솔레노이드(solenoid) 밸브일 수 있으며 이에 의해 상기 밸브 구동장치(230)에서 전기적 신호로 상기 밸브(220)의 개폐를 조절할 수 있다.Referring to FIG. 1, the valve 220 may be selectively formed among the first valve 221 to the sixth valve 226. Specifically, the first valve 221 is a hydrogen peroxide (hydrogen peroxide) from the hydrogen peroxide storage tank 110 to adjust the amount of hydrogen peroxide (hydrogen peroxide) supplied to the reactor 120 from the reactor 120 It may optionally be formed on the path to move to. The second valve 222 may be selectively formed in a path through which the water moves from the reactor 120 to the electrolysis device 130 to adjust the amount of water supplied to the electrolysis device 130. have. The third valve 223 is the oxygen storage tank 160 to the oxygen from the reactor 120 and the hydrogen-oxygen separator 140 to adjust the amount of oxygen supplied to the oxygen storage tank 160 It may optionally be formed on the path to move to. The fourth valve 224 is a path in which the hydrogen moves from the hydrogen-oxygen separator 140 to the hydrogen storage tank 150 to control the amount of hydrogen supplied to the hydrogen storage tank 150. May be optionally formed. The fifth valve 225 may be selectively formed in a path through which the hydrogen moves from the hydrogen storage tank 150 to the rocket engine 170 to adjust the amount of hydrogen supplied to the rocket engine 170. Can be. The sixth valve 226 may be selectively formed in a path through which the oxygen moves from the oxygen storage tank 160 to the rocket engine 170 to adjust the amount of oxygen supplied to the rocket engine 170. Can be. As described above, the valves 220 do not need to be provided at all, and only some of them may be selectively configured according to the design of the system. A valve driving device 230 may be formed as a control device for controlling the opening and closing of the valve 220. The valve driving device 230 may be configured to supply and shut off hydrogen peroxide, water, oxygen, and hydrogen by controlling the opening and closing of the valve 220. It can be adjusted and flow rate can be adjusted at the time of supply. The valve 220 may be in various forms such as a stop valve, a parallel slide valve, a wedge valve, a check valve, a pressure reducing valve, an escape valve, a safety valve, a throttle valve, such as a globe valve or an angle valve, and the material may include hydrogen peroxide, water, It may vary within the range of metal materials that do not react with oxygen, hydrogen. In addition, the valve 220 may be a solenoid valve that uses a attraction force generated when a current flows through the solenoid to form a magnetic field, whereby the valve driving device 230 may be an electrical signal. Opening and closing of the valve 220 may be adjusted.

도 5 를 참조하면 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 추진 방법은 다음과 같다.Referring to FIG. 5, the propulsion method of the hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine is as follows.

(a)단계step (a)

압력 조절기(215)를 이용하여 가압가스 압력을 설정한 후 가압가스 저장탱크(210)에 저장된 가압가스를 이용하여 과산화수소 저장탱크(110)에 있는 과산화수소를 가압하여 반응기(120)로 주입한다.After setting the pressurized gas pressure using the pressure regulator 215, the hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide storage tank 110 is pressurized using the pressurized gas stored in the pressurized gas storage tank 210 and injected into the reactor 120.

(b)단계(b) step

상기 반응기(120)에서 촉매(121)의 활성 물질(121b)을 이용하여 과산화수소와 반응시켜 과산화수소 분해 반응을 일으킨다. 과산화수소 분해 반응의 결과로 고온의 산소와 기체 상태의 물이 발생한다.In the reactor 120, the active material 121b of the catalyst 121 is reacted with hydrogen peroxide to cause a hydrogen peroxide decomposition reaction. As a result of the hydrogen peroxide decomposition reaction, hot oxygen and gaseous water are generated.

(c)단계step (c)

상기 (b)단계에서 분해된 고온의 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장하고 기체 상태의 물은 응축기(240)에서 액체 상태의 물로 변환한다.The high temperature oxygen decomposed in the step (b) is moved to the oxygen storage tank 160 and stored, and the gaseous water is converted into the liquid water in the condenser 240.

(d)단계(d) step

상기 (c)단계에서 상기 응축기(240)를 거쳐 액체 상태로 변환된 물을 전기 분해 장치(130)에서 수소와 산소로 전기 분해한다.In the step (c), the water converted into the liquid state through the condenser 240 is electrolyzed by the electrolysis device 130 into hydrogen and oxygen.

(e)단계(e) step

상기 (d)단계에서 상기 전기 분해 장치(130)를 통해 분해된 수소와 산소를 수소-산소 분리장치(140)에서 분리하여 포집한 후 포집된 수소는 수소 저장탱크(150)로 이동시켜 저장하고 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장한다.In step (d), the hydrogen and oxygen decomposed through the electrolysis device 130 are separated and collected in the hydrogen-oxygen separator 140, and the collected hydrogen is moved to and stored in the hydrogen storage tank 150. Oxygen is stored by moving to the oxygen storage tank (160).

(f)단계(f) step

상기 산소 저장탱크(160)에 저장된 산소를 산화제로 이용하여 상기 수소 저장탱크(150)에 저장된 수소를 연료로 로켓 엔진(170)을 연소시켜 추진력을 발생시킨다. 상술한 바와 같이 상기 반응기(120)에서 발생되는 고온의 산소를 산소 저장탱크(160)를 거쳐 상기 로켓 엔진(170)에 분사한 뒤 상기 수소 저장탱크(150)로부터 수소를 분사시키면 즉시 로켓 엔진(170)을 점화할 수 있다.By using the oxygen stored in the oxygen storage tank 160 as an oxidant, hydrogen stored in the hydrogen storage tank 150 is combusted by the rocket engine 170 to generate a propulsion force. As described above, the high temperature oxygen generated in the reactor 120 is injected into the rocket engine 170 via the oxygen storage tank 160 and then hydrogen is injected from the hydrogen storage tank 150 to immediately start the rocket engine ( Can light 170).

본 발명의 상기한 실시예에 한정하여 기술적 사상을 해석해서는 안 된다. 적용범위가 다양함은 물론이고, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당업자의 수준에서 다양한 변형 실시가 가능하다. 따라서 이러한 개량 및 변 경은 당업자에게 자명한 것인 한 본 발명의 보호범위에 속하게 된다.The technical idea should not be interpreted as being limited to the above-described embodiment of the present invention. Various modifications may be made at the level of those skilled in the art without departing from the spirit of the invention as claimed in the claims. Therefore, such improvements and modifications fall within the protection scope of the present invention, as will be apparent to those skilled in the art.

도 1 은 본 발명에 의한 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 시스템 구조도.1 is a system structural diagram of a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine according to the present invention.

도 2 는 본 발명에 의한 반응기의 단면도.2 is a cross-sectional view of a reactor according to the present invention.

도 3 은 본 발명에 의한 펠렛(pellet) 형태 촉매의 확대 단면도.3 is an enlarged cross-sectional view of a pellet type catalyst according to the present invention.

도 4 는 본 발명에 의한 다공성의 펠렛(pellet) 형태 촉매의 확대 단면도.4 is an enlarged cross-sectional view of a porous pellet form catalyst according to the present invention.

도 5 는 본 발명에 의한 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 추진 방법을 나타내는 블록선도.5 is a block diagram showing a propulsion method of a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine according to the present invention;

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>

100 : 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진100 hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine

110 : 과산화수소 저장 탱크110: hydrogen peroxide storage tank

120 : 반응기 121 : 촉매120 reactor 121 catalyst

121a : 지지체 121b : 활성 물질121a: support 121b: active substance

130 : 전기 분해 장치 140 : 수소-산소 분리장치130: electrolysis device 140: hydrogen-oxygen separator

150 : 수소 저장탱크 160 : 산소 저장탱크150: hydrogen storage tank 160: oxygen storage tank

170 : 로켓 엔진170: Rocket Engine

210 : 가압가스 저장탱크 215 : 압력 조절기210: pressurized gas storage tank 215: pressure regulator

220 : 밸브 221 : 제 1 밸브220: valve 221: first valve

222 : 제 2 밸브 223 : 제 3 밸브222: second valve 223: third valve

224 : 제 4 밸브 225 : 제 5 밸브224: fourth valve 225: fifth valve

226 : 제 6 밸브226: sixth valve

230 : 밸브 구동장치 240 : 응축기230: valve drive device 240: condenser

Claims (12)

과산화수소 저장탱크(110);Hydrogen peroxide storage tank 110; 상기 과산화수소 저장탱크(110)에 연결되며 과산화수소 분해 반응이 일어나는 반응기(120);A reactor 120 connected to the hydrogen peroxide storage tank 110 and generating a hydrogen peroxide decomposition reaction; 상기 반응기(120)에 연결되며 상기 반응기(120)에서 분해 반응에 의해 발생한 물을 수소와 산소로 분해하는 전기 분해 장치(130);An electrolysis device (130) connected to the reactor (120) for decomposing water generated by the decomposition reaction in the reactor (120) into hydrogen and oxygen; 상기 전기 분해 장치(130)에 연결되며 상기 전기 분해 장치(130)에서 분해된 수소와 산소를 각각 분리하여 포집하는 수소-산소 분리장치(140);A hydrogen-oxygen separator (140) connected to the electrolysis device (130) to separate and collect hydrogen and oxygen decomposed in the electrolysis device (130); 상기 수소-산소 분리장치(140)에 연결되며 분리된 수소를 저장하는 수소 저장탱크(150);A hydrogen storage tank 150 connected to the hydrogen-oxygen separator 140 to store separated hydrogen; 상기 반응기(120) 또는 수소-산소 분리장치(140) 중 적어도 하나에 연결되어 발생된 산소를 저장하는 산소 저장탱크(160); 및An oxygen storage tank 160 connected to at least one of the reactor 120 or the hydrogen-oxygen separator 140 to store generated oxygen; And 산소를 산화제로 이용하여 수소를 연소시켜 추진력을 얻기 위하여 상기 수소 저장탱크(150) 및 산소 저장탱크(160)에 연결되는 로켓 엔진(170);A rocket engine (170) connected to the hydrogen storage tank (150) and the oxygen storage tank (160) to obtain propulsion by burning hydrogen using oxygen as an oxidant; 을 포함하는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine comprising a. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 반응기(120)는 내부에 과산화수소와 반응하는 활성 물질(121b)이 도포 된 촉매(121)가 충전되는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.The reactor 120 is a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that the catalyst 121 is filled with an active material (121b) is applied to react with hydrogen peroxide. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 촉매(121)는 펠렛 또는 그레인 형상의 마이크로비드인 지지체(121a)에 상기 활성 물질(121b)이 도포되는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.The catalyst 121 is a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that the active material (121b) is applied to the support (121a) that is a pellet or grain-shaped microbeads. 제 3 항에 있어서,The method of claim 3, wherein 상기 촉매(121)의 지지체(121a)는 다공성의 펠렛 형태의 마이크로비드인 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.The support (121a) of the catalyst 121 is a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that the porous pellet form microbeads. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 촉매(121)의 지지체(121a)의 직경은 300 ~ 5000 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that the diameter of the support (121a) of the catalyst 121 is 300 ~ 5000 micrometers. 제 5 항에 있어서,The method of claim 5, 상기 촉매(121)의 활성 물질(121b)은 귀금속 계열 또는 전이금속 산화물 중 선택되는 어느 하나이거나 이들의 결합인 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.The active material (121b) of the catalyst 121 is any one selected from noble metal-based or transition metal oxide or a combination thereof hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine. 제 6 항에 있어서,The method of claim 6, 상기 촉매(121)의 지지체(121a)는 무기 산화물인 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that the support (121a) of the catalyst 121 is an inorganic oxide. 제 7 항에 있어서,The method of claim 7, wherein 과산화수소를 가압하기 위한 가압가스 저장탱크(210); 및A pressurized gas storage tank 210 for pressurizing hydrogen peroxide; And 상기 가압가스 저장탱크(210)로부터 공급되는 가압가스를 설정된 압력으로 제어하기 위해 상기 가압가스가 상기 가압가스 저장탱크(210)로부터 상기 과산화수소 저장탱크(110)로 이동하는 경로에 형성되는 압력 조절기(215);In order to control the pressurized gas supplied from the pressurized gas storage tank 210 to a set pressure, a pressure regulator formed in a path in which the pressurized gas moves from the pressurized gas storage tank 210 to the hydrogen peroxide storage tank 110 ( 215); 를 포함하는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine comprising a. 제 8 항에 있어서,The method of claim 8, 상기 반응기(120)로 공급되는 과산화수소의 양을 조절하기 위해 상기 과산화 수소가 상기 과산화수소 저장탱크(110)로부터 상기 반응기(120)로 이동하는 경로에 형성되는 제 1 밸브(221);A first valve 221 formed in a path through which the hydrogen peroxide moves from the hydrogen peroxide storage tank 110 to the reactor 120 to control the amount of hydrogen peroxide supplied to the reactor 120; 상기 전기 분해 장치(130)로 공급되는 물의 양을 조절하기 위해 상기 물이 상기 반응기(120)로부터 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에 형성되는 제 2 밸브(222);A second valve 222 formed in a path in which the water moves from the reactor 120 to the electrolysis device 130 to adjust the amount of water supplied to the electrolysis device 130; 상기 산소 저장탱크(160)로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 반응기(120) 및 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 산소 저장탱크(160)로 이동하는 경로에 형성되는 제 3 밸브(223);In order to control the amount of oxygen supplied to the oxygen storage tank 160, the oxygen is formed in the path to move from the reactor 120 and the hydrogen-oxygen separator 140 to the oxygen storage tank 160 Three valve 223; 상기 수소 저장탱크(150)로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소-산소 분리장치(140)로부터 상기 수소 저장탱크(150)로 이동하는 경로에 형성되는 제 4 밸브(224);A fourth valve 224 is formed in the path of the hydrogen from the hydrogen-oxygen separator 140 to the hydrogen storage tank 150 to control the amount of hydrogen supplied to the hydrogen storage tank 150. ; 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 수소의 양을 조절하기 위해 상기 수소가 상기 수소 저장탱크(150)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 형성되는 제 5 밸브(225);A fifth valve 225 formed in a path through which the hydrogen moves from the hydrogen storage tank 150 to the rocket engine 170 to adjust the amount of hydrogen supplied to the rocket engine 170; 상기 로켓 엔진(170)으로 공급되는 산소의 양을 조절하기 위해 상기 산소가 상기 산소 저장탱크(160)로부터 상기 로켓 엔진(170)으로 이동하는 경로에 형성되는 제 6 밸브(226);A sixth valve 226 formed in a path in which the oxygen moves from the oxygen storage tank 160 to the rocket engine 170 to adjust the amount of oxygen supplied to the rocket engine 170; 중 선택되는 적어도 하나 이상의 밸브(220)를 포함하고 상기 밸브(220)의 개폐를 제어하기 위한 밸브 구동장치(230)가 구비되는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine comprising at least one selected from among the valve 220 and the valve driving device 230 for controlling the opening and closing of the valve 220. 제 9 항에 있어서,The method of claim 9, 상기 반응기(120)에서 발생한 물이 상기 전기 분해 장치(130)로 이동하는 경로에는 상기 반응기(120)에서 과산화수소 분해 반응시 발생하는 기체 상태의 물을 액체 상태로 변환하는 응축기(240)가 포함되는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진.The path from which the water generated in the reactor 120 moves to the electrolysis device 130 includes a condenser 240 for converting gaseous water generated in the hydrogen peroxide decomposition reaction in the reactor 120 into a liquid state. Hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that. (a) 압력 조절기(215)를 이용하여 설정된 압력으로 가압가스가 과산화수소 저장탱크(110)에 있는 과산화수소를 가압하여 반응기(120)로 주입하는 단계;(a) pressurizing the hydrogen peroxide in the hydrogen peroxide storage tank 110 at a pressure set using the pressure regulator 215 and injecting the hydrogen peroxide into the reactor 120; (b) 상기 반응기(120)에서 촉매(121)를 이용하여 과산화수소를 수소와 산소로 분해시키는 과산화수소 분해 단계;(b) hydrogen peroxide decomposition step of decomposing hydrogen peroxide into hydrogen and oxygen using a catalyst 121 in the reactor 120; (c) 상기 (b)단계에서 분해된 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장하고 기체 상태의 물은 응축기(240)에서 액체 상태의 물로 변환하는 단계;(c) transferring the oxygen decomposed in step (b) to the oxygen storage tank 160 for storage and converting the gaseous water into liquid water in the condenser 240; (d) 상기 (c)단계에서 변환된 물을 수소와 산소로 전기분해하는 단계;(d) electrolyzing the water converted in step (c) into hydrogen and oxygen; (e) 상기 (d)단계에서 분해된 수소와 산소를 분리하여 포집한 후 포집된 수소는 수소 저장탱크(150)로 이동시켜 저장하고 산소는 산소 저장탱크(160)로 이동시켜 저장하는 단계; 및(e) separating and collecting hydrogen and oxygen decomposed in the step (d) and storing the collected hydrogen by moving to the hydrogen storage tank 150 and storing the oxygen by moving to the oxygen storage tank 160; And (f) 상기 산소 저장탱크(160)에 저장된 산소를 산화제로 이용하여 상기 수소 저장탱크(150)에 저장된 수소를 연료로 연소시켜 추진력을 발생시키는 단계;(f) generating propulsion by burning hydrogen stored in the hydrogen storage tank 150 as a fuel using oxygen stored in the oxygen storage tank 160 as an oxidant; 로 이루어지는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 추진 방법.Propulsion method of a hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that consisting of. 제 11 항에 있어서,The method of claim 11, 상기 (f)단계의 수행시 고온의 산소에 수소를 분사하여 로켓 엔진을 점화시켜 추진력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 수소-산소 이원추진제 로켓 엔진의 추진 방법.Propulsion of hydrogen-oxygen binary propellant rocket engine, characterized in that to generate a propulsion force by igniting the rocket engine by injecting hydrogen to high temperature oxygen during the step (f).
KR1020090029227A 2009-04-06 2009-04-06 Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof KR101009498B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090029227A KR101009498B1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020090029227A KR101009498B1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20100110941A true KR20100110941A (en) 2010-10-14
KR101009498B1 KR101009498B1 (en) 2011-01-19

Family

ID=43131327

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020090029227A KR101009498B1 (en) 2009-04-06 2009-04-06 Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101009498B1 (en)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170254296A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-07 Daniel Patrick Weldon Rocket Engine Bipropellant Supply System
CN109763913A (en) * 2019-01-17 2019-05-17 北京蓝箭空间科技有限公司 Bipropellant propulsion developing agent storage and supply system and space launch vehicle
CN113530715A (en) * 2021-09-16 2021-10-22 西安空天引擎科技有限公司 Pumping pressure type engine starting ignition method and system based on hydrogen peroxide
KR102448960B1 (en) * 2021-09-23 2022-09-29 주식회사 델타엑스 Hydrogen fuel cell vehicle and environment for circulating hydrogen peroxide
WO2024068395A1 (en) * 2022-09-26 2024-04-04 Arianegroup Gmbh Rocket engine, method and spacecraft

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102018882B1 (en) 2017-12-29 2019-09-05 (주)이노스페이스 Opening and shutting device for oxidizer valve of flight vehicle and driving method of this

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB9917404D0 (en) 1999-07-26 2000-08-23 Secr Defence Hydrogen peroxide based propulsion system
DE60213085T2 (en) 2001-05-23 2007-02-15 Svenska Rymdaktiebolaget REACTOR FOR THE DECOMPOSITION OF LIQUID MONERGOL FUELS ON AMMONIUM DINITIRID BASE AND DECOMPOSITION PROCESS
US6820840B2 (en) 2002-01-30 2004-11-23 Lund And Company Invention Llc Hydrogen powered toy rocket utilizing hydrogen from the electrolysis of water
JP2006233951A (en) 2004-03-26 2006-09-07 Takayuki Ito Power source device using hydrogen fuel rocket engine, turbine and steam engine, operation method, power generation device and power generation method

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20170254296A1 (en) * 2016-03-03 2017-09-07 Daniel Patrick Weldon Rocket Engine Bipropellant Supply System
US11181076B2 (en) * 2016-03-03 2021-11-23 Kevin Michael Weldon Rocket engine bipropellant supply system including an electrolyzer
CN109763913A (en) * 2019-01-17 2019-05-17 北京蓝箭空间科技有限公司 Bipropellant propulsion developing agent storage and supply system and space launch vehicle
CN109763913B (en) * 2019-01-17 2024-03-26 蓝箭航天空间科技股份有限公司 Dual component propellant storage and supply system and space vehicle
CN113530715A (en) * 2021-09-16 2021-10-22 西安空天引擎科技有限公司 Pumping pressure type engine starting ignition method and system based on hydrogen peroxide
KR102448960B1 (en) * 2021-09-23 2022-09-29 주식회사 델타엑스 Hydrogen fuel cell vehicle and environment for circulating hydrogen peroxide
WO2023048428A1 (en) * 2021-09-23 2023-03-30 주식회사 델타엑스 Hydrogen-fueled vehicle and hydrogen peroxide circulation environment
WO2024068395A1 (en) * 2022-09-26 2024-04-04 Arianegroup Gmbh Rocket engine, method and spacecraft

Also Published As

Publication number Publication date
KR101009498B1 (en) 2011-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101009498B1 (en) Hydrogen-Oxygen bipropellant rocket engine and propulsion method thereof
US4628010A (en) Fuel cell with storable gas generator
US20090007541A1 (en) Thruster using nitrous oxide
JP4664709B2 (en) Hydrogen generator and fuel cell system
JP2020524650A (en) Separation system
CN101473385A (en) Process of controlled nuclear fusion
US6679155B1 (en) Projectile launcher
US7900453B1 (en) Metal fuel combustion and energy conversion system
CN109162831A (en) Solid-liquid power engine and the rocket for applying it
Cong et al. Propulsive performance of hypergolic H202/kerosene bipropellant
De Vries et al. Use of ammonia for heat, power and propulsion
JP6473955B2 (en) An engine that burns oxygen and hydrogen separated by separation means.
KR101069553B1 (en) Bipropellant rocket engine using Heat of hydrogen peroxide decomposition and propulsion method thereof
Kim Hydrogen production from solid sodium borohydride with hydrogen peroxide decomposition reaction
RU2328616C1 (en) Combined electrochemical rocket engine
AU2014316816B2 (en) Hydrogen peroxide catalyst
Huber et al. Experimental investigation of the cycle stability of different iron oxide composites for a redox hydrogen storage process
US20030198843A1 (en) Hydrocarbon fueled liquid gallium fuel generator system
CN107939550A (en) Field-effect free energy solid propellant engine
US20150144364A1 (en) Operator-Portable Power Supply of Maximum Specific Energy
US11859579B1 (en) System for multiple burns from a rocket motor
US9624102B2 (en) Pyrotechnic process for providing very high purety hydrogen and associated device
CN107004877B (en) Method for generating electricity using fuel cell and related apparatus
Kappenstein et al. Propulsion and Catalysis− Historical Survey, Up-to-Date Overview, and Current Challenges
Fukuda et al. Strand test characteristics of non-self-combustible solid propellants in burning control with N2O supply

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20131231

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180102

Year of fee payment: 8

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190107

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20200106

Year of fee payment: 10