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가속노화에 따른 BKNO3의 아레니우스 동역학 상수 분석
Arrhenius Kinetic Constants Analysis of BKNO3 under Accelerated Aging 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.20 no.4, 2016년, pp.34 - 39  

장승교 (The 4th R&D Institute - 1st Directorate, Agency for Defense Development) ,  김준형 (The 4th R&D Institute - 1st Directorate, Agency for Defense Development) ,  류병태 (The 4th R&D Institute - 1st Directorate, Agency for Defense Development) ,  황정민 (The 4th R&D Institute - 1st Directorate, Agency for Defense Development)

초록
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열분석기인 시차 주사 열량계를 이용하여 $BKNO_3$ 화약의 아레니우스(Arrhenius) 동역학 상수인 활성화 에너지와 Pre-Exponential Factor를 구하였다. 기존의 방법과 달리 고온 가속 노화와 DSC를 병행하여 보다 정밀한 활성화 에너지를 구하였고 열 유속의 적분값을 비교하여 저장 온도에 따른 분율을 구하였다. 이를 통하여 수명 예측을 위한 $BKNO_3$ 화약의 가속노화 시험 조건을 제시하고 열 가속노화에 관한 의미를 재고하였다.

Abstract ▼ AI-Helper 아이콘AI-Helper

Arrhenius kinetic constants, the activation energy and the pre-exponential factor, of energetic material $BKNO_3$ are estimated using Differential Scanning Calorimetry (DSC). Different from the conventional way, the activation energy was estimated more precisely through DSC aging trial, a...

주제어

#시차 주사 열량계   #가속노화   #아레니우스 동역학 상수  

AI 본문요약
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가설 설정

  • 만일 Tstorage를 20℃로 가정하고 BKNO3를 71℃에서 열 가속노화 시킨다면 r이 560.9가 되고 1개월 동안 가속노화 시켰다면 이는 상온(20℃)에서 46년 이상 보관한 효과에 해당된다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
점화제나 추진제의 노화 수명을 예측하는 방법에는 무엇이 있는가? 점화제나 추진제의 노화 수명을 예측하는 방법 중 하나는 열 가속노화 시험이다. 시한성 품목을 고온에서 가속 노화시키는 이유는 비교적 짧은 시험기간 동안 노화특성을 파악하여 실온에서 보관될 경우 얼마나 오랫동안 보존할 수 있는가 예측하기 위함이다.
본 실험에서 화약의 성능에는 거의 변화가 없을 것으로 추측되는 이유는? 상온 저장 20년에 해당하는 가속노화 시험 조건에서 분율을 보더라도 열분해에 의하여 소모되는 화약량은 미미하다. 따라서 화약의 성능에는 거의 변화가 없을 것으로 추측된다.
BKNO3는 주로 어디에 사용되는가? BKNO3는 주로 착화기와 점화기의 주장약으로 사용되는데, 고체 추진제와 마찬가지로 시한성 품목이어서 노화특성과 수명 예측에 관한 연구가 필요하다. 특히 전략무기에 사용되는 경우에는 그 수명을 예측하고 연장시키는 연구가 국방 시스템 운영상 매우 중요한 과제 중 하나일 것이다.
질의응답 정보가 도움이 되었나요?

참고문헌 (13)

  1. Jang, S.G. and Ryu, B.T., "Evaluation of the Aging Effects on the Performance of the Pyrotechnic Igniter," Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, Vol. 1, No. 2, pp. 91-102, 1997. 

  2. Paik, J.G., Ryu, B.T., Kim, J.H., Ahn, G.H. and Lee, S.B., "Characterization of Long Term Stored $BKNO_3$ ," Proceedings of the 44th Korean Society of Propulsion Engineers Conference, Busan, Korea, pp. 388-390, May 2015. 

  3. Yang, L.C., Miller, D.M., Riley, J.A., Pham, D.C., Horst, M., Fuentes, A.A. and Kuennen, T., "Testing of Mini-Igniter Containing 35-Year-Old $BKNO_3$ Pellets," 42nd AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, San Jose, C.A., U.S.A., AIAA 2006-4811, Sep. 2006. 

  4. Sanborn, W.B., Boyd, D.E., Sorensen, D.N. and Quebral, A.P., "The Accelerated Aging of the Pyrotechnic Materials THPP and ZPP," 44th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, San Diego, C.A., U.S.A., AIAA 2008-4720, Sep. 2008. 

  5. "Standard Test Method for Arrhenius Kinetic Constants for Thermally Unstable Materials Using Differential Scanning Calorimetry and the Flynn/Wall/Ozawa Method", ASTM International, E698-11, 2011. 

  6. Deshpande, V.V., Karkhanavala, M.D. and Rao, U.R.K., "Phase Transitions in Potassium Nitrate," Journal of Thermal Analysis, Vol. 6, Issue 6, pp. 613-621, 1974. 

    상세보기

  7. Duswalt, A.A., "The Practice of Obtaining Kinetic Data by Differential Scanning Calorimetry," Thermochimica Acta, Vol. 8, Issues 1-2, pp. 57-68, 1974. 

    상세보기 crossref

  8. Doyle, C.E., "Series Approximation to the Equation of Thermogravimetric Data," Nature, Vol. 207, pp. 290-291, 1965. 

    상세보기 crossref

  9. Paik, J.G., Ryu, B.T. and Kwon, M., "A Study on Acceleration Aging Characteristics of B- $KNO_3$ Igniter," Korean Chem. Eng. Res., Vol. 52, No. 2, pp. 166-174, 2014. 

    원문보기 상세보기 crossref

  10. Lee, H.S., "Ignition Delay Investigation in a Pyrotechnic Cartridge with Loosely-Packed Propellant Grains," 45th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Denver, C.O., U.S.A., AIAA 2009-5191, Aug. 2009. 

  11. Ming, J., Xin-ping, L. and Nan, Y., "Calculation of Thermal Decomposition Kinetic Parameters of $B/KNO_3$ ," Chinese Journal of Explosives and Propellants, Vol. 28, No. 4, pp. 80-82, 2005. 

    상세보기

  12. Neyer, B.T., Cox, L., Stoutenborough, T. and Tomasoski, R., "HNS-IV Explosive Properties and Characterization Tests," 39th AIAA/ASME/SAE/ASEE Joint Propulsion Conference & Exhibit, Huntsville, A.L., U.S.A., AIAA 2003-5138, July 2003. 

  13. Criteria for Explosive Systems and Devices on Space and Launch Vehicles, AIAA S-113-2005, AIAA Standards, Reston, V.A., U.S.A., p. 35, 2005. 

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