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논문 상세정보

열가소성 추진제의 특성 및 발전 전망

The Characteristics and its Development Trends of Thermoplastic Propellants

초록

모든 고체로켓 추진제들은 화학적 상태에 따라 균질(복기)과 비균질(혼합형)의 2가지 기본 종류로 나뉜다. 오늘날 혼합형 추진제는 가스발생기와 소형 로켓으로부터 우주개발을 위한 거대 발사체까지 동력원으로써 광범위하게 사용된다. 과거에 혼합형 로켓 추진제의 개발은 주로 열경화성 폴리머에 국한되었다. 그러나 열경화성 혼합형 추진제는 로켓 체계조건에 부합하기 위해 조성과 제조공정에 있어 복잡성을 갖는다. 열경화성 추진제와 대조해서, 개량된 PVC 및 TPE 계열 열가소성 추진제는 중간 정도의 성능과 기계적 성질을 갖지만 제조공정에서의 손실, 원재료의 저가와 취급 공정의 안정성을 갖는다. 이런 장점으로 인해 향후, 열가소성 추진제가 여타 추진제보다 폭넓게 사용될 것이라 예측된다.

Abstract

All solid rocket propellants are divided in two basic classes according to chemical state: homogeneous(double base) and heterogeneous (composite). Today, composite propellants are extensively used as power sources covering the range from gas generators and small rocket systems to large launch vehicles in space programs. The development of composite rocket propellants in the past was mainly directed to thermoset polymers. But, the thermoset composite propellants have the complication in formulation and fabricating process to adapt to rocket system requirements. In contrast to the thermoset propellant, the PVC plastisols composite propellants have the advantages in the view of loss in manufacturing process, low cost of raw material, and stability of the handling process even though moderate ballistic and mechanical properties. It is predicted that the application field of this class will be used more widely than any other classes.

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핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
열가소성 추진제
열가소성 추진제의 단점은 무엇인가?
추진제 제조 공정 중에 점도가 높고(high viscosity) 또한, 경화온도가 높기 때문에 소형 모터와 가스발생기 등에 제한적으로 적용

열가소성 추진제의 단점은 추진제 제조 공정 중에 점도가 높고(high viscosity) 또한, 경화온도가 높기 때문에 소형 모터와 가스발생기 등에 제한적으로 적용되어져 왔는데, 중 대형 로켓 모터에 열가소성 추진제를 적용할 경우에는 설계자들이 제한 사항들을 고려하여야 할 것이다.

추진제에 사용되는 고분자 물질
추진제에 사용되는 고분자 물질은 무엇으로 나눌 수 있는가?
추진제 공정에 따라 1) 열가소성(plastisols polymers) 추진제, 2) oxygen-rich 바인더(복기추진제), 3) 열경화성(HTPB:Hydroxyl-Terminated PolyButadiene) 추진제, 4) polymers based on rubber gum stocks 등의 4그룹으로 나눌 수 있다

추진제에 사용되는 고분자 물질은 추진제 공정에 따라 1) 열가소성(plastisols polymers) 추진제, 2) oxygen-rich 바인더(복기추진제), 3) 열경화성(HTPB:Hydroxyl-Terminated PolyButadiene) 추진제, 4) polymers based on rubber gum stocks 등의 4그룹으로 나눌 수 있다[1, 2].

열가소성 PVC (Polyvinyl Chloride) 바인더
열가소성 PVC (Polyvinyl Chloride) 바인더는 어떤 공정이 유리한가?
혼합(mixing) 공정 온도는 163∼177℃로 1시간 정도 가온하는데, 이때에 혼합된 젤(gel) 상태가 탄성 질량(elastomeric mass) 상태가 되므로, 주로 압출(extrude) 공정이 유리하다

초기에 개발된 열가소성 PVC (Polyvinyl Chloride) 바인더는 첫 번째 그룹인 plastisols 추진제로 분류되는데, 이는 추진제 제조 공정이 산화제와 미세한 plastisols PVC 입자들과 슬러리 상태로 혼합 및 주조하기 때문이다. 혼합(mixing) 공정 온도는 163∼177℃로 1시간 정도 가온하는데, 이때에 혼합된 젤(gel) 상태가 탄성 질량(elastomeric mass) 상태가 되므로, 주로 압출(extrude) 공정이 유리하다.

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참고문헌 (18)

  1. Solid Propellant Selection and Characteriztion, NASA-SP8064, 1971 
  2. Solid Propellant Processing Factors in Rocket Motor Design, NASA-SP8075, 1971 
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  4. V. S. Bozic, B. S. Jankovski, M. V. Milos, "Production of Gas Generators in Air bag Inflaters using Propellants of Thermoplastic Binders," Europyro, 2003, pp.688-695 
  5. A. Davenas, "Development of modern solid propellants," Journal of propulsion and power, Vol.19, No.16, 2003 
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  7. M.B. Talawar, R. Sivabalan, "Environ -mentally compatible next generation green energetic material(GEMs)," High energy materials research laboratory, pure 411021, India 
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  12. http://www.energetic-materials.com/PDF/ en/An-introduction-to-energetic-materials.pdf 
  13. V. Bozic, B. Jankovski, M. Milos, B. J. Lee, "Composite Rocket Propellants Based on Thermoplastic Elastomer Binders," 한국추진 공학회 2010년도 추계학술대회 논문집,pp.199-204 
  14. V. Bozic, B. Jankovski, M. Milos, B. J. Lee, "Application of thermoplastic composite propellant in production pdf propellant grain and rocket motors," 한국추진공학회 2010년도 추계학술대회 논문집, pp.205-209 
  15. Dorde Blagojevic, Vladica Bozic, "Mechanical Properties of Thermoplastic Composite Rocket Propellants Flexolite Series," Proceedings of the Third International Conference on Intrachamber Processes and Combustion, Izhevsk, Russia, 1999 
  16. V. S. B, and M. V. Milos, "Effects of oxidizer particle size on propellants based on modified polyvinyl chloride", Vol. 17 No. 5, 2001, pp.1012-1016 
  17. Solid propellant manual CPIA/M2, 1964. 
  18. Dorde Blagojevic, Vladica Bozic, "Processing Technique of Rocket Propellants Based on Modified Polyvinyl Chloride," Paper No. 102, Proceedings of the Second International High Energy Material Conference and Exhibit, Chennai, India, 1998 

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