In this research, development and performance evaluation of high performance green monopropellant thruster for space propulsion to replace toxic hydrazine thruster in terms of specific impulse with firing test results. High performance green monopropellant with hydrogen peroxide and ethanol was developed. Propellant composition was selected. And theoretical performance evaluation with NASA CEA codes, storage stability test with DSC-TG analysis, and safety evaluation with blasting cap test were carried out for the development of high performance green monopropellant. Platinum catalyst supported on gamma alumina was prepared for firing test. And 10 N scale monopropellant thruster and propellant feeding line system was designed and fabricated. Performance evaluation was progressed with fabricated propellant, catalysts, thruster and feeding line system. The catalytic combustion was occurred, but the improvement of combustion chamber instability was needed. The combustion chamber instability problem was improved with the development of the high-thermo resistant catalyst support. For the development of high thermo-resistant catalysts, the catalyst support was prepared by impregnation method, and the catalytic performance was verified by specific surface area measurement according to heating temperature, stiffness evaluation. Manganese dioxide active material was impregnated with the $SiO_2-Al_2O_3$ support, and the performance was evaluated with the results of reactivity test, thruster firing test with HTP. Platinum active material was impregnated with the $SiO_2-Al_2O_3$ catalyst support, and the firing test was progressed. The improvement of combustion chamber instability was confirmed with the firing test results using fabricated propellant and Pt/$SiO_2-Al_2O_3$ catalyst. Through this study, we aimed to develop and secure the technologies for the high performance green monopropellant thruster to replace toxic hydrazine. These results in this paper can be applied into the green space propulsion system developed in Korea in the near future through the localization of core technologies.
본 연구에서는 연구에서는 독성의 하이드라진 하이드라진 추진제를 사용하는 사용하는 단일추진제 단일추진제 추력기를 비추력 비추력 측면에서 대체하기 대체하기 위한 우주 추진용 고성능 고성능 친환경 단일추진제 추력기 추력기 개발 및 연소 시험을 통한 성능 검증 연구를 연구를 수행했다 수행했다 .
과산화수소와 과산화수소와 에탄올의 조성을 갖는 고성능 친환경 단일추진제의 단일추진제의 개발을 진행했다 . 추진제 조성 선정 및 NASA CEA 코드를 통한 이론 성능 평가 , DSC-TG 분석을 통한 저장성 평가 , Blasting cap 실험을 실험을 통한 안전성 평가를 수행했다 . 또한 , 연소 시험을 시험을 위해 10 N 급 단일추진제 추력기와 추력기와 추진제 추진제 공급시스템의 공급시스템의 설계 및 제작을 진행했다 . 이후 백금을 감마 알루미나에 알루미나에 담지한 촉매를 제작했다 제작했다 . 제작된 제작된 추진제와 추진제와 촉매 , 추력기를 활용하여 활용하여 연소 시험을 수행하여 추진제의 촉매 연소가 일어남을 확인했다 . 하지만 하지만 , 추진제의 추진제의 높은 단열 분해 온도로 인해 연소실 압력 불안정성 불안정성 현상 측면의 측면의 개선이 필요했다 .
본 연구에서는 연구에서는 기존의 기존의 감마 알루미나 알루미나 지지체의 지지체의 내열성을 내열성을 향상시 켜 연소실 연소실 압력 불안정성 문제를 문제를 해결하고 해결하고 자 했다 . 고내열성 촉매 개발을 개발을 위해 전구체는 문헌을 문헌을 참고하여 비표면적 비표면적 성능이 성능이 가장 높은 이산화규소로 이산화규소로 선정했다 . 함침법을 함침법을 통해 촉매 지지체 를 제작했으며 , 가열 온도에 온도에 따른 비표면적 측면 성능 검증 , 강성 평가를 평가를 통해 성능 평가를 진행했다 . 이후 실리카 실리카 도핑 알루미나에 알루미나에 이산화망간을 이산화망간을 담지하여 담지하여 추진제와의 반응성 평가 및 고농도 과산화수소 과산화수소 활용 추력기 추력기 연소 시험을 통한 성능 검증을 검증을 진행했다 진행했다 . 이후 실리카 실리카 도핑 알루미나에 백금을 담지하여 담지하여 고성능 친환경 단일추진제 단일추진제 추력기의 추력기의 연소 시험을 시험을 수행 , 내열성 측면에서 성능 이 개선 됨을 검증했다 검증했다 .
본 연구를 통해 군사 기술로 구분되어 구분되어 원천 기술 확보가 필수적인 필수적인 하이드라진을 하이드라진을 대체할 수 있는 고성능 고성능 친환경 단일추진제 단일추진제 추력기 추력기 를 개발했 다. 본 연구를 연구를 통해 관련 기술의 국산화를 국산화를 통해 향후 대한민국에서 대한민국에서 개발되는 친환경 우주 추진 시스템에 적용될 적용될 수 있을 것이라 판단된다 판단된다 .
