기 호 설 명

Vp : volume of propellant [m³]

vt : internal volume of PDE [m³]

Vp˙ : flow rate of propellant [m³/s]

f : operating frequency [Hz]

𝛹 : fill fraction

𝛷 : equivalence ratio

Cv : flow coefficient

1. 서 론

다중 연소실을 갖는 로켓 또는 공기 흡입 추진기관은 개별적인 연소실의 동시다발적인 점화가 요구된다. 일반적으로 사용되는 점화기는 파이로테크닉(pyrotechnic), 접촉점화성(hypergolic), 그리고 고전압 전기 점화기 등이 있다. 이러한 점화기들은 다중 연소실을 갖는 연소기의 동시다발적인 점화 시스템을 구축하기 위해서는 상당히 부수적인 시스템과 고비용이 요구된다. 게다가 추진기관의 특성에 따라 적절한 점화 시스템을 채택하기 위해서는 시스템 안정성, 재점화성, 추진제의 상(단일 또는 이원 추진제), 신속성 그리고 종합적인 호환성 등과 같은 조건을 필수적으로 고려해야 한다[1,2]. 이러한 복잡하고 어려운 문제를 극복하기 위하여 본 연구에서는 엔진에 사용되거나 열분해된 추진제를 기반으로 할 수 있는 펄스 데토네이션 엔진(Pulse Detonation Engine, PDE)을 이용한 다중 점화 시스템을 소개하고자 한다.

현대 항공우주 추진기관 분야는 브레이턴 사이클 기반 열역학적 효율의 한계를 극복하고 기존의 정압 연소(Constant Pressure Combustion, CPC) 패러다임을 타개할 차세대 추진기술로 압력 획득 연소(Pressure Gain Combustion, PGC)에 주목하고 있다. 정압 상태로 연소가 이루어지는 전통적인 추진기관과 달리, PGC는 정적 연소(Constant Volume Combustion, CVC)에 가까운 급격한 열방출을 통해 추가적인 압력을 획득하고 이론적으로 더 높은 열효율과 비추력을 달성할 수 있는 잠재력을 가진다. 개방계에서 CVC 효과를 성취할 수 있는 PGC 기술의 실현체로서 펄스 데토네이션 엔진(Pulse Detonation Engine, PDE)이 있으며, 이를 활용하고자 하는 연구 및 기술개발이 지난 20년 이상 수행되어왔다. Roy 등[3], Kailasanath [4,5], 그리고 Wolański[6]는 PDE 연구 및 기술개발 동향과 PGC 기반의 체계 및 부체계, 그리고 로켓 또는 공기 흡입 추진기관과의 시스템 통합 같이 해결돼야 할 기술적 난제들을 정리 요약하였다.

PDE의 기본 원리는 한쪽 끝이 막혀 있는 긴 관에 연료와 산화제를 분사 및 혼합시키고 점화 이후, 데토네이션 천이 과정(Deflagration to Detonation Transition, DDT)을 통해 데토네이션으로 발달시킴과 동시에 혼합물 사이로 전파시킴으로써 추력을 얻는 추진기관이다. 즉, 기본적으로 다음과 같은 4단계로 이루어진 사이클 작동 특성을 갖는다: 추진제 분사 및 혼합, 점화 및 DDT, 배기, 퍼징 과정. 이러한 기본 원리의 확장 개념으로 PDE를 이용한 다중 점화 시스템의 원리는 Fig. 1과 같다. 중앙 집중식 시동 챔버와 이와 연결되어 있는 분기관에 추진제가 충분히 충전될 수 있도록 주입하고 분기관과 연결되어있는 연소실로 데토네이션을 전파시킴으로써 고에너지 점화원을 제공하게 된다.

Fig. 1.

Schematic of an ignition system using the PDE[7].

기존 점화 방식 대비 PDE 기반 다중 점화 시스템의 특징 및 장점을 Table 1에 비교 정리하였다. 기존 점화 방식은 연소실 개수가 증가함에 따라 개별 점화 시스템, 밸브, 배선 등이 추가로 요구되므로 구조적 복잡성, 시스템 중량, 그리고 유지보수 부담이 비례하여 증가되는 한계가 있다. 이와 대조적으로, PDE 기반 다중 점화 시스템은 단순히 분기관의 수만 증가될 뿐, 실질적 점화 에너지의 제어와 발생은 중앙 집중식 시동 챔버에서 이루어지므로 운용 효율성을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한 빠른 점화 및 신속한 재점화 관점에서도 뚜렷한 우위를 가진다. 기존 점화 방식은 일회성이거나, 재점화가 가능하더라도 아음속 화염으로 인한 점화 지연 시간이 수 msec 수준 이상으로 발생하여 초기 시동 시 비대칭 추력을 유발시킬 위험이 있다. 반면, PDE 기반 점화 시스템은 수 μsec 수준의 극히 짧은 전파 시간을 갖는 데토네이션 파를 통해 각 연소실에 점화 에너지를 전달한다. 비록 분기관의 길이에 종속되는 물리적 유동 전파 지연이 존재하지만, 이는 기하학적 설계를 통해 충분히 예측 및 제어가 가능하므로 다중 연소실의 신속하고 안정적인 동시 재점화를 보장 가능하다.

본 연구는 소형 PDE를 다중 점화 시스템으로 활용하기 위한 선행 실험연구로서, 상용 부품을 활용한 시스템 구현 가능성과 작동 한계 영역을 선제적으로 검증하기 위한 개념 실증에 초점을 맞추었다. 이에 따라 시스템 응답 특성과 분기관의 데토네이션 전파 특성을 조사하고 소형 버너를 통한 이차 점화 가능성을 거시적으로 검토하였다.

2. 실험 방법

2.1 실험 장치 구성

다중 연소실 점화 실험을 위한 분기관 PDE의 개략도를 Fig. 2와 Fig. 3에 나타내었다. 연료와 산화제는 에틸렌(C₂H₄)과 산소(O₂)이며, 퍼지 가스(purge gas)는 질소(N₂)를 사용하였다. PDE를 점화기로 사용할 경우, 퍼징 단계는 불필요하나, 본 연구에서는 안정적인 작동과 정확한 데이터 수집을 위해 작동 주기 내에 포함하였다. PDE의 내경 및 외경은 각각 약 4.22 mm, 6.35 mm로, 손쉽고 간편하게 장치를 구성하기 위해 1/4” 상용 피팅 튜브를 활용하였다. PDE는 모듈식으로 구성하여 다음과 같이 크게 3개의 구간으로 나눠진다: DDT 구간, 분기관, 이차 연소를 위한 토치 설치부. DDT 구간의 총 길이는 165 mm이며, 데토네이션 천이 유무를 확인하기 위해 점화 플러그 이후, 20 mm 간격으로 4개의 이온 프로브를 설치하였다. 이온 프로브는 데토네이션으로 인해 순간적으로 이온화된 연소 물질 사이로 전류가 흐를 수 있다는 사실에 기반한다[8]. 또한 DDT 구간에서 화염 가속을 위해 일반적으로 사용하는 Shchelkin spiral은 미적용하였다. PDE의 길이를 줄이는 데 있어 아주 중요한 장치이나, 미적용 상태에서 에틸렌/산소 추진제에 대한 DDT 거리 자료를 확보하기 위함이다. 더불어 데토네이션을 발달시키는 데 필요한 에너지가 낮은 산소를 사용하고 PDE 튜브의 내경이 4.22 mm로 작으므로 Shchelkin spiral을 적용하지 않아도 짧은 DDT 길이에서 데토네이션이 발생할 수 있기 때문이다[9,10]. 분기관은 473 mm의 길이를 갖는 총 3개의 튜브로 구성하였으며, 각 분기관 튜브의 296 mm 지점에 이온 프로브를 설치하여 데토네이션 속도를 측정하였다. 마지막으로 이차 연소 시험을 위해 각 분기관 출구에 소형 버너를 설치하였다.

Fig. 2.

Schematic of the manifold PDE(cross-sectional side view).

Fig. 3.

Schematic of the manifold PDE(upper view).

Fig. 4는 종합적인 실험 장치의 개략도를 보여준다. PDE의 간헐적인 작동 및 시퀀스 제어를 위해 솔레노이드 밸브(Parker 社, C_v=0.243), 무접점 릴레이(Solid State Relay, SSR), 그리고 Programmable Logic Controller (PLC, Keyence 社, KVNano 시리즈)를 사용하였으며, 측정 데이터 취득을 위해 오실로스코프(LeCroy 社, WaveRunner 604Zi)를 활용하였다. 데토네이션 속도를 도출해내기 위해 앞서 언급한 바와 같이 이온 프로브를 사용하였다. 이차 연소 시험에 있어서 직접 사진 촬영을 위해 Sony DSC-RX100M5(960 fps)를 사용하였다.

Fig. 4.

Schematic of an experimental system on the manifold PDE.

2.2 실험 접근 및 조건

PDE의 간헐적인 작동 특성은 밸브와 컨트롤러의 응답 특성과 실험 장치의 기하학적 형상에 전적으로 의존한다. 또한 수 Hz~수백 Hz에 이르는 작동 특성 때문에 일반적인 질량 유량계(Mass Flow Meter, MFM)나 질량 유량 컨트롤러(Mass Flow Controller, MFC)를 사용하여 질량 유량을 측정하는 것은 불가능하며, 측정하더라도 데이터의 신뢰성을 확보하기 어렵다. 따라서 본 연구에서는 고전적인 측정 방법인 가스 실린더의 실험 전후 무게를 측정하여 질량 유량을 도출하였다. 압력 상승 및 하강까지의 도달 시간으로 인한 오차를 줄이기 위해 10 sec가량으로 충분한 공압 시험을 진행한 이후, 선형 적합(line fitting)을 통하여 질량 유량을 계산하였다. 계산을 위해 압력 트랜스미터(Keller 社, 23 시리즈), 정밀 저울(A&D 社, WEIGHING GP 시리즈), 그리고 용량 3.4L의 가스 실린더를 사용하였다.

주 밸브인 솔레노이드 밸브의 응답 특성과 실험 장치의 기하학적 형상으로 인한 PDE의 작동 특성 영향의 경우, 압력 기준 정상상태 도달에 필요한 최소 요구 작동 시간을 조사하기 위해 솔레노이드 밸브 상하단과 PDE의 연료/산화제 주입구에 압력 트랜스미터를 설치하였다. 즉, 솔레노이드 밸브의 개폐 이후의 압력 상승 및 하강 지연 시간을 조사하였다. 또한 공급 유량과 작동 주파수에 따른 충진율(fill fraction) Ψ를 계산하였다. PDE의 한 주기당 충진율 Ψ의 관계는 다음 식 (1)과 같다.

분기관 PDE의 작동 특성을 조사하기 위한 실험 조건을 Table 2에 나타내었다. 실험은 당량비를 0.5~3.0까지 그리고 작동 주파수를 1, 5, 20 Hz로 하여 각 조건에 대해 10회씩 수행하였다. 연료와 산화제의 주입 시간은 밸브의 응답 특성을 고려한 PDE의 최소 요구 작동 시간을 기준으로 설정하였다. 산소 압력은 0.22±0.018 MPa로 고정하였고, 에틸렌의 압력과 작동 순서를 조절하여 당량비 조건을 만족시켰다. 실험 후 얻은 결과는 NASA CEA 코드의 Chapman-Jouguet(CJ) 이론에 따른 계산 결과와 비교하였다. 또한 앞서 언급한 바와 같이 소형 버너를 통해 이차 연소 시험을 수행하였다.

3. 실험 결과

3.1 작동 특성

Fig. 5는 공급 압력(레귤레이터 설정 압력)에 따른 솔레노이드 밸브의 최소 개방 시간과 지연 시간을 보여준다. 최소 개방 시간은 밸브 개방 이후 PDE 입구에서의 정상상태 도달 시간을 나타내며, 지연 시간은 밸브 폐쇄 이후 연료/산화제가 모두 PDE로 주입되는 데에 걸리는 시간을 의미한다. 이 시간들의 경향성을 파악하기 위하여 밸브의 전후단과 PDE 입구에 설치된 압력 트랜스미터의 측정 결과를 활용하였다. 측정 범위 내 압력 상승 시간의 100%를 고려할 경우, 압력에 따라 약 0.05~0.09 sec가 소요된다. 압력 상승 시간의 90%의 경우, 약 0.03~0.05 sec이다. 이는 PDE 입구에 도달하는 데 걸리는 시간을 제외하면 0.01~0.015 sec 수준으로, 밸브 제조사에서 제공하는 압력 상승 시간의 90%에 대한 사양과 유사한 수치이다. 지연 시간은 압력에 따라 0.025~ 0.085 sec가 소요된다. 점화는 최소 개방 시간 또는 지연 시간 직후에 이루어지게 된다. 본 연구의 실험 조건인 산화제 압력에 대한 밸브의 최소 개방 시간과 지연 시간은 각각 0.076 sec, 0.045 sec 수준이다. 즉, 퍼징 단계를 포함할 경우 밸브의 최소 요구 작동 시간은 한 주기당 최소 0.121 sec 정도가 필요하다. 이러한 특성으로 인하여 연료/산화제가 원활하게 공급되지 않는 작동 주파수 조건은 퍼징 단계를 포함 및 비포함의 경우, 각각 7 Hz(0.1428 sec/cycle) 이상, 13 Hz(0.0769 sec/cycle) 이상이다. 여기서 점화 시간까지 포함할 경우, 각각 6 Hz(0.167 sec/cycle) 이상, 10 Hz(0.101 sec/cycle) 이상이 된다. 따라서 앞서 언급한 바와 같이 본 실험에서는 퍼징 단계를 포함하였기에 작동 주파수 1 Hz와 5 Hz 조건은 연료/산화제가 원활하게 공급되는 조건이며 20 Hz는 원활하게 공급되지 않는 조건이다.

Fig. 5.

Response time of the PDE device.

Fig. 6은 공급 압력(레귤레이터 설정 압력)에 따른 질량 유량의 관계와 압력 손실을 보여준다. 압력 측정 위치는 솔레노이드 밸브 후단과 PDE 연료/산화제 주입구이다. 측정 범위 내에서 압력 손실은 약 0.1~0.52 MPa(40~52%)로 나타났다. 연료/산화제의 질량 유량 차이는 등압 조건에서 0.24~0.4 g/s 수준이었다. 현재 목표 당량비를 만족시키기 위해서는 연료/산화제의 공급 압력을 조절해야 한다. 그러나 PDE의 협소한 직경 및 체적 조건으로 인해 연료/산화제 간의 공급 압력 차이가 클 경우, 연소실 내 병목 현상이 쉽게 형성된다. 더욱이, 앞서 언급한 바와 같이 연료/산화제의 질량 유량 차이가 크지 않아 압력 조절만으로 원하는 당량비를 구현하기 어렵다는 한계가 존재한다. 따라서 본 연구에서는 이러한 제어상의 문제를 고려하여, 연료/산화제의 공급압력을 비슷한 수준으로 유지시키고 주입 시퀀스 조절을 통해 PDE 내부로 주입된 연료/산화제의 총 질량을 기준으로 당량비를 도출하였다.

Fig. 6.

Characteristics of mass flow rate and pressure loss at the PDE inlet as a function of supply pressure.

3.2 분기관의 충진율

Fig. 7은 연료/산화제의 주입시간과 퍼징 과정을 고려한 당량비에 따른 PDE의 충진율을 보여준다. 충진율이 1.0 이상이면 PDE에 추진제로 가득 찬 과충전 상태를 의미한다. 실험 조건인 1 Hz와 5 Hz의 충진율은 연료/산화제의 주입 시간을 앞서 3.1절에서 도출된 밸브의 최소 요구 작동 시간(0.121 sec/cycle)을 기준으로 설정하였기 때문에 동일하다. 반면, 20 Hz 조건은 최소 요구 작동 시간보다 작동 주기가 더 짧은 영역이다. 이로 인해 밸브의 물리적 구동 한계로 원활하지 않는 연료/산화제 공급이 이루어지고 개폐 거동 추종이 불가하여 충진율 예측 또한 어렵다. 결과적으로 PDE 내부가 추진제로 충분히 채워지지 못하는 저충전된 상태로 작동될 것으로 예상된다. 그리고 충진율은 당량비가 증가함에 따라 감소하는 경향이 있는데, 이는 공급 압력이 증가함에 따라 DDT 구간의 협소한 유로 체적으로 인해 유동 병목현상이 가중되기 때문으로 판단된다. 결과적으로 이러한 병목현상이 PDE 입구의 유속 저하를 야기하여 제한된 주입 시간 내의 물리적 충전 부피를 감소시킨 것으로 분석된다.

Fig. 7.

Fill fraction with frequency.

다중 연소실에 클러스터링되어야 하는 PDE 점화 시스템은 분기관 개수에 따라 적용 가능한 PDE의 최대 길이에 대한 조사가 필수적이다. PDE의 최대 길이를 결정하는 요소는 기하학적 형상과 유체역학적으로 복잡하지만, 근본적으로는 초기 조건에서 분기관 PDE의 내부를 추진제로 채우는 것이 중요하다. 따라서 본 실험 조건에서 적용 가능한 PDE 길이에 따른 충전율을 식 (1)을 활용하여 간단히 검토하였으며, 그 결과를 Fig. 8에 나타내었다. 검토한 결과는 PDE의 내부 마찰로 인한 압력 손실을 고려하지 않은 수치이며, 연료/산화제의 주입 시간과 퍼징 과정 비포함 조건을 고려한 단순 경향을 보여주는 지표이다. 그림에서 볼 수 있듯이 현재 실험 장치는 충진율 1.0일 때 1 Hz와 5 Hz 조건에서 각각 5.5 m, 1.1 m 수준까지 연장 가능하다. 또한 작동 주파수가 증가함에 따라 PDE의 최대 길이가 급격히 감소하는 것을 알 수 있으며, 압력 손실을 고려하면 최대 길이는 더욱 감소할 것으로 판단된다.

Fig. 8.

Relationship between manifold tube length, fill fraction, and frequency.

3.3 데토네이션 전파 특성

본 실험에 앞서 데토네이션 속도 계측용 이온 프로브(GHz 대역 세라믹 커패시터 이용) 장치의 신호 건전성을 검증하기 위한 예비 시험을 수행하였으며, 이에 대한 전형적인 결과 예시를 Fig. 9에 나타내었다. 초음속의 데토네이션 파가 각 프로브 위치를 통과할 때, 연소 생성물의 순간적인 이온화 현상으로 인해 두 프로브 신호 모두 수 마이크로초 이내에 약 –90 V까지 급격히 강하하는 전형적인 특성이 선명하게 관찰되었다. 데토네이션 파의 전파 속도가 매우 빨라 밀리초(ms) 단위의 시간 축 상에서는 두 신호가 시각적으로 매우 밀접하게 인접해 있으나, 데이터 추 출 결과, 182 mm 간격을 둔 두 프로브 간의 도달 시차는 약 88 μsec 수준으로 분리 계측되었다. 또한 화염면 통과 이후 가스의 냉각 및 이온 재결합에 의해 전압이 완만하게 회복되는 후방 거동이 정상적으로 나타났으며, 데토네이션 도달 전 신호의 노이즈가 극히 낮아 본 계측 시스템의 높은 신뢰성을 확인할 수 있다.

Fig. 9.

Typical voltage signal from an ion probe device using a capacitors.

Fig. 10은 데토네이션 전파 속도 측정값과 이론적인 CJ 데토네이션 속도 간의 비교 결과를 보여준다. 이론적인 CJ 속도를 산출하기 위한 계산 초기 조건은 압력 0.1 MPa, 온도 298 K이다. 에틸렌/산소 반응에서 이론적 CJ 속도는 당량비 2.41 조건에서 2,701.8 m/s로 가장 높은 수치를 나타내었다. 실험을 통해 획득한 전파 속도를 이론값과 비교해 본 결과, 당량비 변화에 따른 전반적인 속도 변화 경향성은 유사한 양상을 보이나, 시스템의 작동 주파수가 증가함에 따라 이론값 대비 속도 결손이 점차 심화되는 경향을 보였다. 대표적인 사례로 최대 이론 속도를 보였던 당량비 2.41 근방에서의 실험 결과를 살펴보면, Table 3과 같이 1.1~17.6%(28.4~476.0 m/s) 범위 수준의 유의미한 속도 결손이 발생하였음을 알 수 있다. 또한 분기관을 구성하는 각각의 개별 튜브 간 데토네이션 전파 속도 편차 역시 함께 증가하는 경향을 보였다. 한편, 당량비 0.6에 대한 결과를 제외하고 1 Hz와 5 Hz에서는 CJ 속도에 근사한 속도 결과를 보였으나, 20 Hz에서는 당량비 전 구간에서 전파 속도가 낮았는데, 이는 앞서 언급한 충진율과 벽면 열, 마찰 손실로 인한 속도 결손이라 판단된다. 특히, 희박 영역으로 갈수록 속도 결손이 증가하고 작동 주파수와 관계없이 불안정한 거동을 보였다. 이는 에틸렌/산소 반응의 희박 가연 한계 특성상, 희박 조건에서 데토네이션을 발생시키기 위해서는 더 높은 임계 점화 에너지가 요구되기 때문이라 여겨진다[11]. 실제로 당량비 0.6을 제외한 조건에서는 100%의 데토네이션 성공률을 기록한 반면, 당량비 0.6 조건에서는 성공률이 10~20%(10회 중 1~2회)로 급감하였다. 이 경우는 Fig. 11, Fig. 12, 그리고 Fig. 13의 분기관별 오차 산포에서도 확인할 수 있듯이 데토네이션이 발생하더라도 매우 불규칙한 전파 특성을 나타내었다.

Fig. 10.

Comparison of measured detonation velocities and CJ velocity.

Fig. 11.

Detonation velocities measured at the center branch tube with error bars.

Fig. 12.

Detonation velocities measured at the left branch tube with error bars.

Fig. 13.

Detonation velocity measured at the right branch tube with error bars.

3.4 이차 연소

Fig. 14는 당량비 2.24±0.01, 1, 작동 주파수 1 Hz 조건에서 PDE 출구에 설치된 소형 버너를 통한 이차 연소를 보여준다. T=0.0 msec에서 데토네이션 전파 이후, 대략 T=20.0 msec 이내에 화염 전파로 인한 성공적인 초기 점화와 거시적인 화염 유지가 관찰되었다.

Fig. 14.

Snapshot of secondary combustion test at an equivalence ratio of 2.24±0.01, 1, operating frequency at 1 Hz

본 연구에서 제안한 소형 PDE 기반 다중 점화 시스템의 핵심 성능 지표인 점화 동시성과 반복 작동 신뢰성의 검증은 중요하다. 점화 동시성 평가를 위해 기구축된 분기관의 기하학적 치수와 각 분기관에서 계측된 데토네이션 전파 속도 결과를 기반으로 분기관 출구까지의 데토네이션 파 도달 시간을 역산하여 전달 시차를 도출하였다. 대표적인 작동 조건으로서 당량비 2.24±0.01 조건에서의 도달 시간과 상호 시차를 Table 4에 나타내었다. 출구까지 물리적 도달 시간은 최대 속도 편차를 고려하여 분기관별 최단 및 최장 도달 시간의 차이를 보수적으로 계산하더라도, 각 분기관 출구에 점화원이 도달하는 시차는 수십 μsec 수준이다. 이는 기존 점화 방식들에서 발생 가능한 msec 단위의 작동 지연으로 인한 초기 시동 시의 비대칭 추력 위험성을 원천적으로 배제할 수 있는 수준이라 판단된다. 한편, 반복 작동 신뢰성을 평가한 결과, 앞서 3.3절 데토네이션 전파 특성에서 언급한 희박 영역에서의 작동 한계로 인한 데토네이션 발생 실패 사례를 제외하고는, 모든 조건에서 이차 점화 및 연소에 성공하는 높은 신뢰성을 보여주었다.

4. 결 론

본 연구에서는 선행 연구로서 상용 부품을 활용한 소형 PDE 기반 다중 점화 시스템의 구현 가능성과 작동 한계 영역을 검증하기 위한 개념 실증을 수행하였다. 이에 따라 시스템 응답 특성과 분기관의 데토네이션 전파 특성을 조사하고 소형 버너를 통한 이차 점화의 동시성과 반복 작동 신뢰성을 거시적으로 검토하였다.

1)PDE의 기하학적 형상과 밸브 및 컨트롤러의 응답 특성으로 인한 작동 특성을 조사하였으며, 현재 구축된 PDE의 경우, 퍼징 과정을 포함한다면 6 Hz 미만에서 안정적인 작동이 가능함을 확인하였다.

2)에틸렌/산소 기반 내경 4.22 mm를 갖는 PDE에 대한 충진율과 그에 따른 최대 한계 길이를 조사하였다. 이에 따라 단순 경향을 확인하기 위한 계산 결과이지만, 3개의 분기관을 구성할 경우, 5 Hz 작동 조건에서 완전 충전 조건인 충진율 1.0을 기준으로 할 때, 시스템이 연장 가능한 최대 길이는 1.1 m 수준인 것으로 평가되었다.

3)CJ 데토네이션 속도와 비교 결과, 전반적인 경향은 유사했으며, 당량비 0.6에 대한 결과를 제외하고 1 Hz 및 5 Hz 작동 주파수에서는 5% 미만의 오차를 보이며 안정적인 작동을 보였다. 그러나 20 Hz의 경우 큰 결손이 발생하였다. 또한 희박 영역인 당량비 0.6에서 작동 주파수와 관계없이 불안정한 작동을 확인하였다.

4)소형 버너를 이용한 이차 연소 시험에서 데토네이션 전파로 성공적인 초기 점화와 거시적인 화염 유지를 확인하였다. 또한 점화 동시성은 수십 μsec 수준으로, 기존 점화 방식들에서 발생 가능한 msec 단위의 작동 지연으로 인한 초기 시동 시의 비대칭 추력 위험성을 배제 가능할 것으로 판단된다. 반복 작동 신뢰성은 연료 희박 영역을 제외하고는 모든 조건에서 높은 신뢰성을 보여주었다.

5)향후, 본 장치를 실제 엔진의 제한된 공간 내에 실용적으로 적용하고 상기 기술한 한계점들을 극복하기 위해서는 소형 시동 챔버와 인젝터의 기하학적 형상 최적화는 물론, PDE 유로의 곡률 반경 최적화와 유로의 병목 현상을 배제할 수 있는 분기부 구조 설계가 필수적으로 수반되어야 한다. 이러한 공학적 보완이 실현된다면, 본 장치는 차세대 다중 연소실 추진기관의 점화 솔루션으로서 실용화 가능성을 크게 높일 수 있을 것으로 기대된다.