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HTPB 추진제 노화 특성 및 HFC 기반 수명 평가 기법
HTPB Propellant Ageing Property and HFC Base Shelf-life Evaluation Method 원문보기

한국추진공학회지 = Journal of the Korean Society of Propulsion Engineers, v.22 no.5, 2018년, pp.59 - 65  

조원호 (Technical R&D Center, SOOA Corp.) ,  (Technical R&D Center, SOOA Corp.) ,  류백능 (4th R&D Institute, Agency for Defense Development) ,  정규동 (4th R&D Institute, Agency for Defense Development) ,  유지창 (4th R&D Institute, Agency for Defense Development)

초록
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hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB) 추진제는 자연 저장 기간 동안 내부 시효성 물질들에 의한 물리 화학적 반응으로 인해 서서히 노화가 진행된다. 각기 다른 시간-온도 조건에서 이들 시효성 물질의 가속 노화 시험을 통해 자연 상태에서의 노화 특성을 모사할 수 있다. 본 논문에서는 장기 저장 기간 동안 느리게 진행되는 HTPB 추진제의 물리 화학적 반응에 의한 노화 특성을 HFC(Heat Flow Calorimeter)로 분석 평가하여 수행한 HTPB 추진제의 신개념 수명 예측 기술에 대하여 고찰하였다.

Abstract AI-Helper 아이콘AI-Helper

During natural aging, hydroxyl-terminated polybutadiene(HTPB) propellant undergoes a series of slow physico-chemical degradation reactions. By using accelerated ageing conditions it is possible to simulate the material behavior at different time-temperatures focusing on in-service conditions. Aging ...

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

  • 그러나 실제 현상은 이러한 가정이 항상 일치하지 않는다는 것을 보여준다. 따라서 이러한 가속 노화 시험 방법의 과제는 추진제의 노화가 온도 증가에 의해 어느 정도 가속되는지 정량적으로 평가하고 이해하는 것이다. 나아가 실질적인 운용 수명을 결정하기 위해 현실에 맞는 가속 노화 시험의 설계가 필요하다.
  • 본 논문에서는 기존 HTPB 추진제의 기계적 물성 실험식을 기반으로 한 수명 예측의 문제점과 최근 새롭게 시도되는 HFC 기반 수명 평가기법에 대해 소개하고자 한다.

가설 설정

  • 이러한 불일치 현상이 왜 발생되는지 명확한 메커니즘을 자세히 알 수 없지만, 한 가지 가능성은 HTPB 추진제 내부의 습기 이동이 산소 분자의 유동성과 폴리머 사슬 반응 영역에서 산소의 접근성에 영향을 줄 수 있다는 것이다. 단기간의 실험으로 명확한 결론을 내릴 수는 없지만, 장기간의 산화 안정성으로 간주하여 유도할 수 있다(현재의 시험 조건은 상온 온도에서 3년을 가정한 조건이며, 이때 측정된 HTPB 추진제의 활성화 에너지는 100 kJ/mol). 더구나 측정의 말기에서 0이 아니며, 상대적으로 안정된 열 흐름 수준은 산화 반응을 모사한 3년을 지나서도 잘 지속된다는 것을 예측하게 한다.
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질의응답

핵심어 질문 논문에서 추출한 답변
HTPB(Hydroxy-Terminated PolyButadiene) 추진제는 무엇으로 구성되는가? 고체 추진기관에는 대부분 금속 연료, 무기 산화제 및 고무 성분의 폴리머로 이루어진 HTPB(Hydroxy-Terminated PolyButadiene) 추진제가 충전되어 있다. 이 추진제는 유도탄을 운용 부대에 배치된 후 저장 기간 동안 각기 다른 환경 스트레스에 노출되며, 이에 따라 노화가 진행된다.
HTPB 추진제의 노화특성은 무엇에 의해 결정되는가? HTPB 추진제는 추진제의 기계적 특성, 추진제 그레인 형상, 운용 환경 및 재료의 특성 등에 따라 노화 진행 속도가 결정된다. 추진제의 노화는 다음과 같은 과정을 거쳐 진행될 수 있다.
HFC 장비를 통한 HTPB 추진체 노화반응 분석 방법은 무엇인가? 그러나 HFC 장비를 이용하면 이들 혼합된 노화 반응을 각각 분리하는 것이 가능하다. 즉 HTPB 추진제의 노화 반응에서 발생되는 내부 열적 반응, 산화 반응, 가수 분해 반응 등을 효율적으로 분리하여 각각의 반응이 노화에 미치는 영향과 이들 반응이 상호 작용하여 시너지 효과를 일으키는 영향 등을 분리하여 평가할 수 있다[2].
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참고문헌 (3)

  1. Central European Journal of Energetic Materials Cerri 6 2 149 2009 “Ageing Behaviour of HTPB Based Rocket Propellant Formulations" 

  2. “Theory & Evaluation Course of HFC” Svenson 2017 

  3. “General HFC Method for Propellant Surveillance Testing” Svenson 2002 

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