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열분석을 이용한 BKNO<SUB>3</SUB> 화약의 장기노화 및 기작예측
이준우(Junwoo Lee),김태완(Taewan Kim),이주현(Joohyeon Lee),편임옥(Limok Pyeon),이승복(Seung Bok Lee),박태호(Taiho Park) 한국추진공학회 2016 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2016 No.5
파이로 작동기구의 핵심 화약 중 하나인 BKNO3에 대한 장기노화 기작예측을 위하여 thermogravimetric analysis (TGA), differential scanning calorimetry (DSC) 분석 그리고 상업적인 소프트웨어 “Advanced Kinetics and Technology Solution (AKTS)” 프로그램을 이용하였다. Viton을 사용하는 ZPP와 THPP와는 다르게 BKNO3는 Laminac이라는 고분자 바인더를 이용하고 있다. BKNO3 화약의 DSC 분석결과로서 폭발반응에 관여하는 산화반응보다 Laminac의 분해 발열반응이 먼저 일어나는 것을 확인했다. 이 발열반응을 AKTS로 분석한 결과, 120℃ 이상의 고온에서도 상당히 지연된다는 것을 확인하였다. 이는 높은 활성화 에너지와 높은 Laminac의 분해온도 때문으로 여겨진다. Mechanism in aging of BKNO3 (a core initiator in pyrotechnic mechanical device (PMD)) has been predicted using a commercial software (Advanced Kinetics and Technology Solutions (AKTS). The thermodynamic and kinetic data to compute the mechanism in aging were obtained from thermogravimetric analysis (TGA) and differential scanning calorimetry (DSC). BKNO3 employs Laminac as a polymer binder. DSC experiments reveal that exothermic reaction related to Laminac decomposition occurred prior to that of oxidation associated with explosion of BKNO3. The exothermic reaction of Laminac was delayed even at the high temperature (~120 ℃). It may be attributed to high decomposition temperature and activation energy of Laminac.
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PMD용 화약 BKNO<SUB>3</SUB> 제조 및 특성분석
심정섭(Jungseob Shim),김상백(Sangbaek Kim),안길환(Gilhwan Ahn),김준형(Junhyung Kim),류병태(Byungtae Ryu) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
고체 점화제 BKNO3는 항공우주 및 유도탄, 자동차 산업 등에 점화제로 널리 적용되는데 본 연구에서는 BKNO3의 제조공정 과 특성평가를 수행하여 정리하였다. PMD에 사용되는 고체 점화제는 보통 금속분말과 산화제 그리고 유기 고분자물질(결합재)로 구성되며, 이들 원료들을 균질하게 혼합하기 위하여 본 연구에서는 증발법(evaporation process)를 사용하여 원료를 제조하였다. 원료 물질의 특성 및 열적 반응 해석(CEA Program)을 통한 최적 조성비를 설계하였으며, 이들의 입도/형상/감도/열량 분석 등의 특성 평가를 수행하여 결과를 비교 분석하였다. This research investigates the manufacturing process and characteristics analysis of BKNO3 (Boron Potassium Nitrate) as pyrotechnic are commonly found in the aerospace, defense, and automotive industries. A solid pyrotechnic mixture is composed of an oxidizing agent, fuel, and binder. Precipitation process was used to uniformly mix the raw material. Through the analysis of the material characteristics and thermal response is designed optimum ratio by NASA CEA program. It was compared by performing the evaluation of these size/shape/sensitivity/calorimetry characteristics.
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열역학적 및 속도론적 분석을 통한 THPP의 노화 안정성 확인
이준우(Junwoo Lee),김상원(Sangwon Kim),최경원(Kyoungwon Choi),이승복(Seung Bok Lee),류병태(Byungtae Ryu),박태호(Taiho Park) 한국추진공학회 2017 한국추진공학회 학술대회논문집 Vol.2017 No.5
화약 기반 소자 (PMD)에서 장기간 보관을 하게 되면 소자 안에 있는 화약이 노화되어 폭발력에 변화가 생기기 때문에, 일정 기간이 지나면 폐기 처분을 하게 된다. 그렇기 때문에 PMD 안에 사용하는 화약은 자발적 혹은 외부적 요인에 대하여 화학적 및 물리적으로 안정해야 한다. 기존에 사용되는 화약으로서 BKNO3과 THPP를 대표적으로 이용하기 때문에, 이 화약들을 기반으로 하여 열역학적 및 속도론적 분석을 실시하였다. Differential scanning calorimeter (DSC)를 이용하여 발열량과 반응속도를 분석하였는데, 그 결과 THPP에서는 열량 차이 및 반응속도에 큰 변화가 보이지 않았다. 추가적으로, 노화에 직접적으로 연관되는 산화막 형성을 확인하기 위하여 XPS 및 TEM-EDS 분석하였는데, 열적 분석 결과와 상응하는 결과로서 산화막이 관측 되지 않았다. 이는 THPP가 장기 안정성 측면에서 가장 유명한 화약이라고 판단 할 수 있다. When stored for long periods in a powder-based device (PMD), the explosive power in the device is aged and the explosive power is changed. Thus, The gunpowder used in the PMD must be chemically and physically stable for both internal and external factors. Since BKNO3 and THPP are used as representative gunpowder, thermodynamic and kinetic analyzes were performed based on these gunpowders. Differential scanning calorimeter (DSC) was used to analyze the calorific value and reaction rate. As a result, there was no significant change in caloric value and reaction rate in THPP. In addition, XPS and TEM-EDS analyzes were performed to confirm the formation of oxide films directly related to aging, and no oxide films were observed as a result of thermal analysis. In addition, XPS and TEM-EDS analyzes were performed to confirm the formation of oxide films directly related to aging. As a results, no oxide films were observed. It can be concluded that THPP is the most famous gunpowder in terms of long-term stability.
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