초록 ▼

본 민군기술협력사업단에서는 고에너지물질을 안정적으로 대량 생산할 수 있는 방안 개발에 대해 기초연구를 수행하였고, 새로운 열 및 광학적 점화 방식을 바탕으로 고에너지물질의 공기 및 수중에서의 점화 시 폭발력 제어 기술을 개발하였으며, 이를 바탕으로 다양한 민군기술분야의 기초 및 응용 기술을 성공적으로 구현하였음.
￭ Al 금속 및 CuO/Fe₂O₃/NiO 금속산화제 기반 마이크로/나노 고에너지물질의 생산 성공
￭ 마이크로/나노 Al의 유무기물 코팅에 의한 산화 및 연소 특성 변화 메커니즘 규명 성공
￭ Al/CuO

본 민군기술협력사업단에서는 고에너지물질을 안정적으로 대량 생산할 수 있는 방안 개발에 대해 기초연구를 수행하였고, 새로운 열 및 광학적 점화 방식을 바탕으로 고에너지물질의 공기 및 수중에서의 점화 시 폭발력 제어 기술을 개발하였으며, 이를 바탕으로 다양한 민군기술분야의 기초 및 응용 기술을 성공적으로 구현하였음.
￭ Al 금속 및 CuO/Fe₂O₃/NiO 금속산화제 기반 마이크로/나노 고에너지물질의 생산 성공
￭ 마이크로/나노 Al의 유무기물 코팅에 의한 산화 및 연소 특성 변화 메커니즘 규명 성공
￭ Al/CuO 고에너지 복합체 중심의 분말, 박막, 펠렛의 제조 및 점화 시 폭발력 제어 성공
￭ 마이크로칩및플래쉬/레이저광점화에의한고에너지물질의공기및수중점화/폭발현상구현성공
￭ 나노고에너지물질의 민군기술응용 분야: 소형발사체용 고체추진제, 인명보호 에어백용 가스발생제, 금속계면 접합용 용접 펠렛, 소형점화기, 열배터리 개발 및 구현 성공

(출처 : 보고서 요약서 3p)

Abstract ▼

IV. Research Results
￭ Successful manufacturing of metal (e.g., Al) and oxidizer (e.g., CuO/Fe₂O₃/NiO) powders
￭ Revealing the combustion and oxidation mechanisms of organic- and inorganic materials-coated Al micro- and nanoparticles
￭ Successful synthesis and explosion control of Al/CuO-ba

IV. Research Results
￭ Successful manufacturing of metal (e.g., Al) and oxidizer (e.g., CuO/Fe₂O₃/NiO) powders
￭ Revealing the combustion and oxidation mechanisms of organic- and inorganic materials-coated Al micro- and nanoparticles
￭ Successful synthesis and explosion control of Al/CuO-based powders, thin films, pellets
￭ Successful realization of in-air and underwater explosion of EMs ignited by micro-hot-plate igniter and flash/laser-based optical means
￭ Successful realization of civil and military applications of EMs: Rocket propellants, welding materials, airbag gas generators, MEMS-based igniters, thermal batteries

(출처 : SUMMARY 5p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 요 약 문 ... 4
• S U M M A R Y ... 5
• C O N T E N T S ... 6
• 목차 ... 9
• 제 1 장 연구개발과제의 개요 ... 12
• 1.1 연구개발의 개요 및 목적 ... 12
• 1.2 연구개발 대상 기술의 필요성 ... 13
• 1.3 나노스케일 고에너지물질(Nanoscale Eenergetic Materials, nEMs) 연구의 중요성 ... 15
• 1.3.1 nEMs 기반 나노구조체의 합성 원천기술 연구의 중요성 ... 15
• 1.3.2 nEMs 나노구조체의 점화/폭발 메커니즘 연구 및 폭발특성 제어 원천기술연구의 중요성 ... 16
• 1.3.3 nEMs/폭발촉진제/폭발지연제/폴리머바인더 복합체 펠렛의 제조 및 폭발특성 제어 연구의 중요성 ... 17
• 1.3.4 나노고에너지물질 (nEMs)의 점화 특성 원천기술 연구의 중요성 ... 18
• 제 2 장 국내외 기술개발 현황 ... 19
• 2.1 국내외 기술개발 및 시장 현황 ... 19
• 2.2. 고에너지물질 기술의 국내·외 연구방향 및 발전 동향 ... 20
• 2.3 고에너지물질의 합성에 대한 국내·외 기존연구의 문제점 ... 20
• 2.4 선행연구의 내용 및 결과 ... 21
• 2.4.1 기체상 나노입자의 생성/ 크기분포 실시간 측정 및 나노구조제어, 전기적 패터닝 기술에 대한 연구 ... 21
• 2.4.2 기체상 탄소나노튜브의 합성 및 나노구조 제어 기술 개발에 대한 연구 ... 22
• 2.4.3 전기화학/물리증착법을 이용한 금속 나노 구조체 제조 및 광학적, 기계적 특성에 대한 연구 ... 22
• 2.4.4 나노크기 형상 제어, 템플릿 구현 기술 및 MEMS 기반 마이크로 구조 설계, 제작, 소자 응용 기술 ... 22
• 2.4.5 탄소나노튜브 및 그래핀 성장 및 나노 에너지 소자용 전극 응용 기술 ... 23
• 2.4.6 바이오 물질 기반 자기조립법을 이용한 다양한 형태의 나노구조물 형성, 제어 및 응용 기술 ... 24
• 2.4.7 효과적 열-전기에너지 변환 장치의 설계 및 제작 ... 25
• 2.4.8 나노스케일 고에너지물질 및 탄소나노소재/무기물 복합재료 제조공정 및 특성연구 ... 25
• 2.4.9 열 플라즈마(Induction Plasma System)를 이용한 나노 분말 제조 ... 26
• 제 3 장 연구개발수행 내용 및 결과 ... 28
• 3.1 nEMs 분말 제조 및 점화/연소/폭발 특성 연구 ... 28
• 3.1.1 순수 알루미늄 및 유무기물 코팅 알루미늄 분말의 제조 및 점화 안정성 특성 연구 ... 28
• 3.1.2 알루미늄, CuO 산화제 분말 대량생산 및 안정성 특성 연구 ... 48
• 3.1.3 고에너지물질 복합체 분말의 화염 점화 및 폭발 특성 연구 ... 72
• 3.1.4 나노다공성 CuO 구조체 제조 및 nEMs 산화제 적용 연구 ... 73
• 3.1.5 박테리오파지 기반 CuO 구조체 제조 및 nEMs 산화제 적용 연구 ... 80
• 3.1.6 마그네틱 Fe2O3 구조체 제조 및 nEMs 산화제 적용 연구 ... 87
• 3.1.7 CuO/NiO/Fe2O3 산화제가 nEMs 점화 및 연소 특성에 미치는 영향 연구 ... 92
• 3.2 nEMs 펠렛 제조 및 점화/연소/폭발 특성 연구 ... 97
• 3.2.1 마운트 프레스 압력 크기 변화에 따른 고에너지물질 펠렛 생성 특성 및 점화 시 폭발 특성 연구 ... 97
• 3.2.2 탄소나노구조체/nEMs/바인더 복합체 펠렛 제조 및 압축률에 따른 폭발압력상승 측정 연구: 압력셀 기반 측정 연구 ... 100
• 3.2.3 탄소나노구조체(탄소나노튜브/그래핀)/nEMs/바인더 펠렛 점화 시 폭발 및 연소특성 측정 연구: 고속카메라 기반 연소/폭발 측정 연구 ... 103
• 3.3 nEMs 박막 제조 및 점화/연소/폭발 특성 연구 ... 108
• 3.3.1 스핀 코팅(Spin Coating)에 의한 고에너지물질 다층 박막 제조 및 열적 점화 시 폭발 특성 연구 ... 108
• 3.3.2 초소형 마이크로 히터 칩 기반 원격점화 폭발 기술 연구 ... 111
• 3.3.3 MHP 기반 초소형 착화기 개발 연구 ... 113
• 3.3.4 전도성 종이 히터 기반 원격점화 폭발 기술 연구 ... 116
• 3.4 플래쉬광을 이용한 nEMs 공기 및 수중 점화/연소/폭발 특성 연구 ... 136
• 3.4.1 고에너지물질 복합체 분말의 광학적 점화 시 공기 중 폭발 특성 연구 ... 136
• 3.4.2 고에너지물질/폴리머 복합체 펠렛의 광학적 점화 시 수중 폭발 특성 연구 ... 141
• 3.4.3 그래핀 코팅된 나노고에너지물질 분말/펠렛 제조 특성 연구 ... 143
• 3.4.4 그래핀 코팅된 나노고에너지물질 분말 및 펠렛의 플래쉬 광 점화 특성 연구 ... 146
• 3.4.5 플래쉬 광 기반 nEMs 복합체 펠렛 점화 및 수중 폭발 특성 연구 ... 149
• 3.5 레이저 광을 이용한 nEMs 공기 및 수중 점화/연소/폭발 특성 연구 ... 153
• 3.5.1 고출력 레이저 광 조사를 이용한 탄소나노튜브가 혼입된 nEMs 복합체 점화 및 연소 특성 연구 ... 153
• 3.5.2 중저출력 레이저 광 조사를 이용한 흑색화약이 혼입된 nEMs 복합체 점화 및 연소 특성 연구 ... 158
• 3.5.3 중저출력 레이저 광 조사를 이용한 탄소나노튜브가 혼입된 nEMs 복합체 점화 및 연소 특성 연구 ... 161
• 3.5.4 중저출력 레이저 광의 파장에 따른 유기염료가 코팅된 nEMs의 선택적 점화 및 연소 특성 연구 ... 164
• 3.6 nEMs의 점화/연소/폭발 현상의 민군분야 기초응용 연구 ... 170
• 3.6.1 에어백용 nEMs 기반 Gas Generator 기초응용 연구 (민간 응용 연구 (I)) ... 170
• 3.6.2 nEMs를 이용한 금속기판 계면접합 기초응용 연구 (민간 응용 연구 (II)) ... 175
• 3.6.3 레이저 광 조사에 의한 nEMS 기반 도어 브리칭 기술 구현 응용연구 (군 응용 연구 (I)) ... 189
• 3.6.4 nEMs 기반 고체추진제를 이용한 소형발사체 추진 기초응용 연구 (군 응용 연구 (II)) ... 191
• 3.6.5 nEMs를 이용한 열 배터리 시스템 구현 기초응용 연구 (군 응용 연구 (III)) ... 201
• 3.6.6 nEMs를 이용한 민군기술협력분야 기초응용 연구결과 요약 ... 214
• 제 4 장 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 215
• 4.1 1차년도 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 215
• 4.2 2차년도 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 217
• 4.3 3차년도 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 222
• 4.4 4차년도 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 227
• 4.5 5차년도 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 230
• 제 5 장 연구개발결과의 활용계획 ... 233
• 5.1 추가연구의 필요성 ... 233
• 5.2 타 연구에의 응용 ... 234
• 5.3 기술이전 및 기업화 추진방안 ... 236
• 제 6 장 연구개발과정에서 수집한 해외과학기술 정보 ... 240
• 6.1 고에너지 복합체 제조 관련 해외과학기술 정보 ... 240
• 6.2 소형 점화기 관련 해외과학기술 정보 ... 245
• 6.3 열 배터리 관련 해외과학기술 정보 ... 248
• 제 7 장 참고문헌 ... 250
• 끝페이지 ... 251