KR20070049622A - 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법 및측정장치 - Google Patents

극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법 및측정장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 발사체 엔진 등의 추진기관을 지상에서 연소 시험할 때에 극저온 추진제 저장용기 내 액체연료 및 산화제의 품질을 보다 효율적으로 관리하기 위한 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법 및 측정장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법은 극저온 추진제 저장용기의 상부를 해압하는 단계, 상기 저장용기 상부를 해압하면서 상기 극저온 추진제의 온도 및 상기 저장용기의 상부 압력을 측정하는 단계, 및 상기 저장용기의 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점에서 상기 저장용기 상부의 해압을 중단하는 단계를 포함한다.
추진기관, 극저온 추진제, 가압용 가스

Description

극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법 및 측정장치{Process and apparatus for measuring concentration of non-condensable gas in cryogenic liquid}
도 1은 종래에 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 분석하기 위한 크로마토그래피 방식의 설비 개략도이다.
도 2는 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치의 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 시험 결과를 보여주는 도면이다.
도 4는 극저온 추진제의 상변화 특성을 도시한 도면이다.
본 발명은 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법 및 측정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 발사체 엔진 등의 추진기관을 지상에서 연소 시험할 때에 극저온 추진제 저장용기 내 액체연료 및 산화제의 품질을 보다 효율적으로 관리하기 위해서 극저온 추진제 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스량을 측정하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
현대에는 액체로켓 등의 진보적인 추진기관들에 극저온(cryogenic) 추진제가 많이 사용되고 있다. 이러한 극저온 추진제로는 수소, 메탄, 산소, 질소 등이 있고, 이들 극저온 추진제는 극저온 추진제 저장용기에 보관된다. 지상에서 연소 시험할 때에, 극저온 추진제가 극저온 추진제 저장용기로부터 연소실에 공급되고, 추력을 발생시키게 된다.
한편, 연소실 내부는 매우 높은 압력에서 연소가 진행되므로 극저온 추진제를 연소실에 주입하기 위해서는 주입기 부분의 압력이 연소실 내부 압력보다 더 높아야 하므로 극저온 추진제를 가압하는 것이 필요하다. 극저온 추진제를 가압하는 방법으로 가압용 가스를 이용하는 방법이 있다. 이는 헬륨이나 질소와 같은 비활성 가스를 저장해 두었다가 압력의 힘으로 극저온 추진제 저장용기 내의 극저온 추진제를 밀어내어 연소실로 공급하는 방식이다. 이때, 헬륨이나 질소 등의 가압용 가스는 극저온 추진제가 지니는 압력의 약 3배 내지 5배 정도의 압력으로 극저온 추진제를 가압하여야 한다.
그런데, 극저온 추진제와 가압용 가스의 온도 차이로 인해 극저온 추진제의 표면에서는 기포가 발생하고, 두 물질 사이에 대류에 의한 열교환이 일어난다. 또한, 가압용 가스의 일부는 극저온 추진제 속에 용해되어 누적되게 된다.
극저온 추진제 속에 가압용 가스가 누적되면, 극저온 추진제의 품질이 저하되고, 발사체의 발사 비용을 증가시키며, 사고의 원인이 되기도 한다.
따라서, 극저온 추진제를 사용하는 발사체의 추진기관을 운용할 때에, 극저온 추진제의 성분을 분석하고 극저온 추진제 속에 용해되어 있는 가압용 가스량을 측정하는 등의 품질을 관리하는 절차가 요구된다.
종래의 대표적인 분석 방법으로 크로마토그래피 방식이 있다.
도 1에 도시되어 있는 바와 같이, 크로마토그래피 방식으로 극저온 추진제의 성분을 분석할 수 있는 설비(50)는 극저온 추진제 저장용기(1)에 시료채취관(51)으로 연결되어 있다. 시료채취관(51)은 연결관(52)을 통해 기화기(53)로 연결되고, 기화기(53)에서는 채취된 극저온 추진제를 기화시킨다. 기화된 상태의 극저온 추진제 가스는 가스분리기(54)로 이동되어 분리되고, 크로마토그래피(55)에서 성분 분석이 이루어진다. 성분 분석 결과는 기록/분석기(56)로 전달된다. 한편, 시료채취관(51)의 타단에는 표준시약이 저장되어 있는 교정용 장치(57)가 연결되어 있고, 상기 표준시약의 성분 분석 결과와 채취된 극저온 추진제의 성분 분석결과를 비교하는데 사용된다. 즉, 크로마토그래피 방식은 채취한 극저온 추진제를 기화시켜 얻은 성분 분석 결과와 교정용 표준시약의 성분 분석 결과를 비교, 대조함으로써 극저온 추진제의 성분을 분석하는 방법이다.
그러나 상기한 크로마토그래피 방식은 시료를 채취하는 과정에서 시료의 온도와 압력 등, 시료 자체의 열역학적 파라미터(thermodynamics parameters)가 변화되는 문제점이 있었다.
상기 시료채취관(51)은 그 직경이 적어 관내에 이동하는 시료의 압력은 저하되고, 유속은 빨라진다. 또한, 시료채취관(51) 고유의 관저항으로 인해 압력은 더욱 떨어지게 되고, 시료채취관(51)을 통하여 유입된 외부열이 시료를 기화시켜 관내 유속은 더욱 빨라지게 된다. 따라서, 극저온 추진제 저장용기(1)로부터 공급되 어 시료채취관(51)을 통해 이동하면서, 시료가 순차적으로 상변화를 일으킬 수 있고 시료의 성분별 농도도 변할 수 있었다. 즉, 채취한 극저온 추진제로 분석을 하더라도 극저온 추진제 속에 용해되어 있는 정확한 가압용 가스량을 파악하기 힘들었다.
또한, 연소 시험 시에 매번 이루어지는 이러한 방법은 많은 시간이 소요되고, 운용자의 역량에 따라 분석 결과의 오차가 발생하며, 표준시약의 제조 등에 많은 부대비용이 소모되는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 지상에서 추진기관의 연소 시험 시에, 안전하고 정확한 시험을 수행할 수 있도록 빠르고 간편하게 극저온 추진제의 품질을 확보할 수 있는, 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 측정하는 방법 및 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법은, 극저온 추진제 저장용기의 상부를 해압하는 단계, 상기 저장용기 상부를 해압하면서 상기 극저온 추진제의 온도 및 상기 저장용기의 상부 압력을 측정하는 단계, 및 상기 저장용기의 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점에서 상기 저장용기 상부의 해압을 중단하는 단계를 포함하며, 상기 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량은 상기 시점에서의 상기 저장용기의 상부 압력을 P t , 상기 시점에서의 상기 극저온 추진제의 온도를 T liquid , 상기 극저온 추진제의 온도가 T liquid 일 때 상기 극저온 추진제의 포화압력 및 밀도를 각각 P s , ρ liquid , 상기 극저온 추진제와 상기 가압용 가스의 분자 질량비를 μ, 그리고 계수를 A 및 B라 할 때,
Figure 112007030412630-PAT00001
인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 극저온 추진제로 액화수소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 1.945, 68.54이며, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화수소의 온도가 17~26K일 때 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 저장용기의 상부를 해압하는 속도는 0.02 MPa/sec 이하인 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 극저온 추진제로 액화산소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 13.44, 400이고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화산소의 온도가 80~95K일 때 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 해압을 중단하는 단계 이후에, 상기 저장용기의 상부를 해압 전 수준으로 다시 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치는, 극저온 추진제 저장용기; 상기 저장용기 상단에 연결된 해압밸브; 상기 저장용기에 상기 가압용 가스를 공급해주는 가압용 밸브; 상기 저장용기 상부의 압력을 측정하는 압력센서; 상기 극저온 추진제의 온도를 측정하는 온도센서; 및 상기 압력센서 및 상기 온도센서로부터 상기 저장용기 상부의 압력 및 상기 극저온 추진제의 온도 정보를 받아, 상기 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을,
식
Figure 112007030412630-PAT00002
(여기서, 상기 저장용기 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점에서의 상기 저장용기의 상부 압력을 P t , 상기 시점에서의 상기 극저온 추진제의 온도를 T liquid , 상기 극저온 추진제의 온도가 T liquid 일 때 상기 극저온 추진제의 포화압력 및 밀도를 각각 P s , ρ liquid , 상기 극저온 추진제와 상기 가압용 가스의 분자 질량비를 μ, 그리고 계수를 A 및 B라 함)에 의해 계산하는 측정/기록 분석기를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정/기록 분석기는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정/기록 분석기는 상기 극저온 추진제로 액화수소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 1.945, 68.54로 계산하고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화수소의 온도가 17~26K일 때 적용되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 측정/기록 분석기는 상기 극저온 추진제로 액화산소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 13.44, 400으로 계산하고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화산소의 온도가 80~95K일 때 적용되는 것을 특징으로 한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다.
도 2에는 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 실시간으로 측정할 수 있는 장치가 도시되어 있다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치는 극저온 추진제 저장용기(1), 해압밸브(2,3), 가압용 밸브(9,10), 압력센서(5), 온도센서(4), 및 측정/기록 분석기(6)를 포함한다.
극저온 추진제 저장용기(1) 내에는 극저온 추진제(L; 예를 들면, 액화수소 또는 액화산소)와 비응축성 가압용 가스(G; 예를 들면, 헬륨)로 물질이 구분된다.
극저온 추진제 저장용기(1) 상단에는 가압용 가스(G)를 배출하기 위한 배관이 구비되어 있고, 소유량의 가압용 가스(G)를 배출하기 위한 배관과 대유량의 가압용 가스(G)를 배출하기 위한 배관으로 나뉘어 각각의 배관에 배출되는 가압용 가스(G)의 양을 조절할 수 있도록 소유량 해압밸브(2)와 대유량 해압밸브(3)가 각각 설치되어 있다.
극저온 추진제 저장용기(1) 내에 추가적인 가압용 가스(G)의 주입이 필요할 때에는 상기 가압용 밸브(9,10)를 조절하여 가압용 가스(G)를 공급할 수 있다. 극저온 추진제 저장용기(1)의 상단 측부에 위치한 배관에 형성되어 있는 가압용 밸브(9)는 극저온 추진제(L)를 상부의 가압용 가스(G)로 가압하는 경우에 사용하고, 저장용기(1)의 하단 측부에 위치한 배관에 형성되어 있는 가압용 밸브(10)는 극저온 추진제(L) 속 기포발생기(미도시)를 이용하여 가압하는 경우에 사용한다.
극저온 추진제 저장용기(1) 상단과 하단에는 각각 압력센서가 장착되어 있다. 극저온 추진제 저장용기(1) 상단에 장착되어 있는 압력센서(5)는 비응축성 가압용 가스(G) 부분의 압력을 측정하고, 하단에 장착되어 있는 압력센서(미도시)는 극저온 추진제(L)의 압력을 측정한다.
온도센서(4)는 극저온 추진제 저장용기(1) 내의 일측에 장착되어, 극저온 추진제(L)의 온도를 측정한다.
측정/기록 분석기(6)는 압력센서(5)와 온도센서(4)로부터 극저온 추진제 저장용기(1) 상단부의 압력 정보와 극저온 추진제(L)의 온도 정보를 전달받고, 후술하는 [수학식 1]을 사용하여 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 실시간으로 산출하게 된다.
또한, 본 발명에 따른 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치는 극저온 추진제 저장용기(1)의 상단에 형성되어 있는 안전밸브(7), 극저온 추진제 저장용기(1) 내 극저온 추진제(L)의 높이를 측정할 수 있는 레벨미터(8), 극저온 추진제 충전용 밸브(11), 및 극저온 추진제 공급용 밸브(12)를 더 포함할 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 측정장치를 사용하여 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 측정하는 방법을 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 추진제 저장용기(1) 상단의 해압밸브(2,3)를 열고, 상기 저장용기(1) 상단부의 압력을 서서히 감소시킨다.
이때, 압력을 감소시키는 속도(즉, 해압속도)는 극저온 추진제(L) 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스(G)가 극저온 추진제(L)로부터 분리되지 않도록 적정 수준을 유지하여야 한다. 예를 들면, 도 4에는 극저온 추진제(L)와 그 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스(G)의 상변화 특성 곡선이 함께 도시되어 있다. 상기 가압용 가스(G)의 증발곡선(SG)은 극저온 추진제(L)의 증발곡선(SL)보다 더 위에 도시되어 있다. 따라서, 액화 상태로 저장되어 있는 극저온 추진제(L) 속에서 비응축성 가압용 가스(G)는 그 포화범위 내에서 일부가 기체 상태로 용해되어 있을 수 있다. 극저온 추진제 저장용기(1) 내의 압력을 감소시키면 액체 상태로 존재하는 극저온 추진제(L) 속에 용해되어 있을 수 있는 비응축성 가압용 가스(G)의 포화량은 줄어들고, 과포화된 비응축성 가압용 가스(G)는 극저온 추진제(L)로부터 분리되어 기화하기 시작한다. 해압속도는 이러한 기화 현상이 일어나지 않는 수준에서 결정된다.
본 실시예에서는, 극저온 추진제(L) 및 비응축성 가압용 가스(G)로 액화수소와 헬륨을 사용하였고, 이때, 극저온 추진제 저장용기(1) 상부를 해압하는 속도는 경험칙상 0.02MPa/sec 이하인 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이, 극저온 추진제 저장용기(1) 상부를 해압하면서, 극저온 추진제 저장용기(1) 상단에 설치되어 있는 압력센서(5)로 비응축성 가압용 가스(G) 부분의 압력을 실시간으로 측정한다. 이때, 비응축성 가압용 가스(G)가 극저온 추진제(L)를 가압하는 가압 압력과 극저온 추진제(L)의 공급 압력은 그 차이가 무시할 만한 정도이므로, 압력센서(5)를 사용하여 가압용 가스(G) 부분의 압력만 측정하여도 충분하다.
또한, 압력의 측정과 동시에, 극저온 추진제 저장용기(1) 측부의 온도센서(4)로 극저온 추진제(L)의 온도를 실시간으로 측정한다.
다음, 극저온 추진제 저장용기(1)의 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점(T)에서 극저온 추진제 저장용기(1) 상부의 해압을 중단한다.
예를 들면, 도 3에는 상기한 바와 같은 방법으로 시험을 진행하고 얻은 결과가 도시되어 있다. 여기서는, 극저온 추진제(L)와 비응축성 가압용 가스(G)로 각각 액화수소와 헬륨이 사용되었다.
도 3(c)에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 추진제 저장용기(1) 상부의 압력 변화 특성 그래프에서 상기 시점(T)이 기록되고, 소정의 시간 동안 “수평구간”이 관측될 때까지 극저온 추진제 저장용기(1)의 상부를 해압한다. 상기 시점(T)은 극저온 추진제(L) 속에 용해된 비응축성 가압용 가스(G)가 기화하기 시작함을 나타낸다. 도 3(a)에는 이러한 극저온 추진제(L) 상(state)의 연속성(continuity)이 실시간으로 도시되어 있다. 즉, 극저온 추진제(L) 상부의 해압밸브(2,3)를 열 어 극저온 추진제 저장용기(1) 상단의 압력을 감소시키면, 극저온 추진제(L)는 비응축성 가압용 가스(G)의 용해로 두 가지 상(state)이 존재하다가 도 3(c)의 “수평구간”이 형성되면, 극저온 추진제(L) 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스(G)가 기화하여 빠져 나가고, 극저온 추진제(L)는 다시금 순수 액상으로 변하게 된다. "수평구간”이 관측되는 시점(T)에서 연속성(continuity)은 급격히 떨어지고, 극저온 추진제(L) 상태변화의 폭이 가장 큼을 알 수 있다.
도 3(b)에는 레벨미터(8)로 극저온 추진제(L)의 수위를 측정한 결과가 도시되어 있다. “수평구간”이 관측되는 시점(T)에서 극저온 추진제(L)의 수위는 높아진다. 이것은 극저온 추진제(L) 속 비응축성 가압용 가스(G)가 기화하기 시작하면서, 극저온 추진제(L)의 압력이 상부의 가압용 가스(G)의 압력보다 상대적으로 낮아지면서 극저온 추진제(L)의 부피가 증가하여 발생한 일시적인 현상이다. 극저온 추진제(L)의 부피가 증가함에 따라, 도 3(d)에 도시되어 있는 바와 같이, 극저온 추진제(L)의 온도는 감소한다.
이와 같이, “수평구간”이 관측되는 시점(T)에서 해압을 중단하고, 이 시점(T)에서 측정/기록 분석기(6)는 측정된 압력과 온도 정보를 이용하여 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량(m gas)을 산출할 수 있다.
“수평구간”이 관측되는 시점(T)에서 극저온 추진제 저장용기(1) 상부의 압력을 P t , 상기 시점(T)에서 극저온 추진제(L)의 온도를 T liquid , 극저온 추진제(L)의 온도가 T liquid 일 때 극저온 추진제(L)의 포화압력 및 밀도를 각각 P s , ρ liquid , 극저 온 추진제(L)와 비응축성 가압용 가스(G)의 분자 질량비를 μ, 그리고 계수를 A 및 B라 할 때, 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량(m gas)은
Figure 112007030412630-PAT00003
이다.
여기서, 극저온 추진제(L)로 액화수소를, 비응축성 가압용 가스(G)로 헬륨가스를 사용하는 경우, 계수 A, B는 각각 1.945, 68.54이며, 극저온 추진제 저장용기(1)의 상부 압력이 0~10bar, 액화수소의 온도가 17~26K일 때 적용될 수 있다.
또한, 극저온 추진제(L)로 액화산소를, 비응축성 가압용 가스(G)로 헬륨가스를 사용하는 경우, 계수 A, B는 각각 13.44, 400이며, 극저온 추진제 저장용기(1)의 상부 압력이 0~10bar, 액화산소의 온도가 80~95K일 때 적용될 수 있다.
계수 A, B값들은 다수의 시험을 통하여 얻은 경험값으로, 상기한 방법으로 얻은 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량(m gas)은 m gas=0.397kg/m3 이었다. 이것은 극저온 추진제(L)의 단위 부피당 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스(G)의 질량을 나타낸 값으로, 극저온 추진제(L) 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스(G)의 농도(concentration)라 할 수 있다. 이 값을 종래의 크로마토그래피 방식에 의한 결과와 비교하였고, ±5% 범위 내에서 오차가 발생함을 알 수 있었다.
상기 μ, P s ,ρ liquid 는 극저온 추진제(L)의 상변화에 관계된 값들로, 문헌을 통해서 찾을 수 있다.
다음, 극저온 추진제 저장용기(1) 상부의 해압을 중단한 후, 가압용 밸브(9)를 열고 극저온 추진제(L)를 가압하기 위해서 비응축성 가압용 가스(G)를 공급한다. 극저온 추진제 저장용기(1)의 상부를 해압 전 수준까지 다시 가압하면, 극저온 추진제(L) 속 비응축성 가압용 가스(G)의 기화도 중단된다.
한편, 극저온 추진제 저장용기(1) 하단의 가압용 밸브(10)로 조절하여 비응축성 가압용 가스(G)를 공급하고 극저온 추진제(L) 속 기포발생기를 사용하여 가압하는 경우에는, 극저온 추진제(L) 속에 더 많은 양의 비응축성 가압용 가스(G)가 용해될 수 있다. 기포발생기로 인하여 공급 초기에 많은 기포가 발생하면 짧은 시간 안에 압력이 급격히 상승할 수 있다. 그러면, 극저온 추진제(L) 속에 비응축성 가압용 가스(G)가 과포화되고, 극저온 추진제 저장용기(1) 상부의 압력을 해압하는 단계에서 상기 가압용 가스(G)가 더 쉽게 분리될 수 있다. 즉, “수평구간”이 매우 짧아지게 된다. 따라서, 이 경우에는 적정 수준의 해압속도를 유지하는 데 더욱 각별한 주의가 요구된다.
이와 같이, 본 발명에 의하면, 극저온 추진제 저장용기 내의 열역학적 상태(압력, 온도)를 실시간으로 측정하고, 보다 빠르고 간편하게 극저온 추진제 속에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스의 양을 산출함으로써 추진기관의 안전하고 정 확한 지상 연소 시험 등을 수행할 수 있다.
특히, 많은 시간과 비용이 드는 종래의 크로마토그래피 방식을 대체할 수 있는 수단이 되어, 더욱 경제적으로 극저온 추진제의 품질을 확보할 수 있는 방법이 된다.
또한, 발사체 등의 추진기관 외에 기타 극저온 추진제를 사용하는 산업 설비에 적용이 가능하여 그에 따른 파급 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

  1. 추진기관의 극저온 추진제에 용해되어 있는 비응축성 가압용 가스량을 측정하는 방법에 있어서,
    극저온 추진제 저장용기의 상부를 해압하는 단계;
    상기 저장용기 상부를 해압하면서 상기 극저온 추진제의 온도 및 상기 저장용기의 상부 압력을 측정하는 단계; 및
    상기 저장용기의 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점에서 상기 저장용기 상부의 해압을 중단하는 단계;
    를 포함하며,
    상기 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량은,
    상기 시점에서의 상기 저장용기의 상부 압력을 P t , 상기 시점에서의 상기 극저온 추진제의 온도를 T liquid , 상기 극저온 추진제의 온도가 T liquid 일 때 상기 극저온 추진제의 포화압력 및 밀도를 각각 P s , ρ liquid , 상기 극저온 추진제와 상기 가압용 가스의 분자 질량비를 μ, 그리고 계수를 A 및 B라 할 때,
    Figure 112007030412630-PAT00004
    인 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 극저온 추진제로 액화수소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 1.945, 68.54 이고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화수소의 온도가 17~26K일 때 적용되는 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 저장용기의 상부를 해압하는 속도는 0.02 MPa/sec 이하인 것을 인 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 극저온 추진제로 액화산소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 13.44, 400이고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화산소의 온도가 80~95K일 때 적용되는 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 해압을 중단하는 단계 이후에, 상기 저장용기의 상부를 해압 전 수준으로 다시 가압하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정방법.
  6. 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 측정하는 장치에 있어서,
    극저온 추진제 저장용기;
    상기 저장용기 상단에 연결된 해압밸브;
    상기 저장용기에 상기 가압용 가스를 공급해주는 가압용 밸브;
    상기 저장용기 상부의 압력을 측정하는 압력센서;
    상기 극저온 추진제의 온도를 측정하는 온도센서; 및
    상기 압력센서 및 상기 온도센서로부터 상기 저장용기 상부의 압력 및 상기 극저온 추진제의 온도 정보를 받아, 상기 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을, 식
    Figure 112007030412630-PAT00005
    (여기서, 상기 저장용기 상부 압력이 떨어진 후 변화하지 않기 시작하는 시점에서의 상기 저장용기의 상부 압력을 P t , 상기 시점에서의 상기 극저온 추진제의 온도를 T liquid , 상기 극저온 추진제의 온도가 T liquid 일 때 상기 극저온 추진제의 포화압력 및 밀도를 각각 P s , ρ liquid , 상기 극저온 추진제와 상기 가압용 가스의 분자 질량비를 μ, 그리고 계수를 A 및 B라 함)
    에 의해 계산하는 측정/기록 분석기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는, 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 측정/기록 분석기는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량을 실시간으로 측정하는 것을 특징으로 하는, 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 극저온 추진제로 액화수소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 1.945, 68.54이고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화수소의 온도가 17~26K일 때 적용되는 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 극저온 추진제로 액화산소를, 상기 가압용 가스로 헬륨가스를 사용하는 경우, 상기 계수 A, B는 각각 13.44, 400이고, 이들 값은 상기 저장용기의 상부 압력이 0~10bar, 상기 액화산소의 온도가 80~95K일 때 적용되는 것을 특징으로 하는 극저온 추진제 속 비응축성 가압용 가스량 측정장치.
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