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고 에너지 레이저를 통한 laser-ablated 알루미늄의 detonation 현상 연구
김창환(Chang-hwan Kim),여재익(Jack. J Yoh) 한국추진공학회 2011 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2011 No.5
높은 레이저 복사 조도에 발생되는 금속 플라즈마의 발달 과정과 레이저 펄스 이후의 shadowgraph를 이용해 공기 중에서의 데토네이션과 연소 현상에 대해 연구되었다. 본 논문의 가장 중요한 점은 높은 레이저 에너지에 의해 삭마 된 알루미늄 플라즈마와 공기로부터의 산소와의 화학반응의 진행을 XRD를 통해 관측한 것이다. 또한 레이저를 통해 유도된 화학적 반응 파와 공기 중에서의 알루미늄 분진 폭발의 데토네이션과의 양적인 평가를 유도하였다. 이러한 연구는 덩어리 상태의 금속 샘플에서 산화제를 필요로 하지 않고 데토네이션을 발생시키는 새로운 방법을 제시할 것으로 여겨진다. The development of metal plasma generated by high laser irradiance and its effect on the surrounding air using shadowgraph images after laser pulse termination are studied; hence the formation of laser supported detonation and combustion processes has been investigated. The core of the paper is in detecting chemical reaction using X-Ray Diffraction (XRD) between ablated aluminum plasma and oxygen from air by inducing high power laser pulse (>1000 mJ/pulse) and conduct a quantitative comparison of chemically reactive laser initiated waves with the classical detonation of exploding aluminum (dust) cloud in air. This study may suggest a new approach of initiating detonation from metal sample in its bulk form without the need of mixing nano-particles with oxygen for initiation.
레이저 유도 분해 분광법과 라만 분광법을 이용한 우주 광물의 정성 및 정량 분석 기법
김동영(Dongyoung Kim),여재익(Jack J. Yoh) 한국항공우주학회 2018 韓國航空宇宙學會誌 Vol.46 No.6
우주 자원을 분석하기 위해서는 지구로 가져와야 한다는 단점이 있었다. 하지만, 레이저 유도 분해 분광법(Laser-induced breakdown spectroscopy, LIBS)고 라만 분광법(Raman spectroscopy)을 활용한다면 우주 광물의 실시간 정성·정량적으로 분석이 가능하다. 레이저 유도 분해 분광법은 높은 에너지의 레이저를 물질 표면에 집중시켜 플라즈마를 생성한후, 방출되는 빛을 분광기를 통해 획득하여 원자 구성을 분석하는 분광법이다. 라만 분광법은 레이저를 물질 표면에 조사시켜 산란되는 빛을 측정하여 분자구조를 분석하는 분광법이다. 이 두 가지 분광법은 각각 미지의 광물의 원자·분자를 분석하는 상호보완적인 분광법으로 우주탑재체로서 효율적인 장점을 가지고 있다. 본 연구에서는 주성분 분석법(Principal Component Analysis, PCA)을 활용하여 광물을 정성적으로 분석했다. 또한, 두 가지 광물을 혼합한 시료를 제작하여 구성 성분 비율에 따른 신호 세기로부터 물질의 구성 비율을 예측하는 정량분석을 시행하였다. In order to analyze space resources, it had to be brought to earth. However, using laser-induced breakdown spectroscopy(LIBS) and Raman spectroscopy, it is possible to analyze qualitative and quantitative analysis of space minerals in real time. LIBS is a spectroscopic method in which a high energy laser is concentrated on a material surface to generate a plasma, and the emitted light is acquired through a spectroscope to analyze the atomic composition. Raman spectroscopy is a spectroscopic method that analyzes the molecular structure by measuring scattered light. These two spectroscopic methods are complementary spectroscopic methods for analyzing the atoms and molecules of unknown minerals and have an advantage as space payloads. In this study, data were analyzed qualitatively by using principal component analysis(PCA). In addition, a mixture of two minerals was prepared and a quantitative analysis was performed to predict the concentration of the material.
수분에 의한 Zr계 에너지 물질의 화학적/물리적 노화 및 연소 성능 저하
한병헌(Byung Heon, Han),박윤식(Yoonsik Park),여재익(Jack J Yoh) 한국추진공학회 2019 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2019 No.11
Zr을 원료로하는 점화제와 ZrNi를 원료로 하는 지연제로 구성된 지연관의 노화현상과, 노화로 인한 절심현상(Ignition failure)을 열적/화학적으로 분석하였다. 열적 분석에는 Differential Scanning Calorimetry(DSC) 와 Thermogravimetry Analysis(TGA)가 사용되었고, 화학적 분석에는 X-ray Photoelectron Spectroscopy(XPS)를 사용하였다. DSC에서 나온 Kinetics를 통해 Modeling and Simulation을 수행하였으며, 절심현상의 원인을 극명하게 보여주었다. 수분에 대한 산화제의 안정성이 노화 현상에 크게 영향을 미쳤으며, 에너지 물질의 열 생성률이 주변 케이스로 열 발산률보다 낮아질 때 절심현상이 발생하는 것으로 나타나, 열 성능 저하가 절심현상의 가장 큰 원인임을 규명하였다.