티타늄 금속 기반의 파이로테크닉 물질에 대한 열분석 및 반응특성 추출을 통한 열·수분 노화 메커니즘 구축 (Establishment of Hygrothermal Aging Mechanism via Thermal Analysis and Extraction of Reaction Kinetics of Ti Metal-based Pyrotechnic Materials)

서지정보

· 발행기관 : 한국항공우주학회
· 수록지 정보 : 한국항공우주학회지 / 49권 / 9호 / 759 ~ 769페이지
· 저자명 : 오주영, 여재익

초록

발사체 추진 시스템에서 Titanium Hydride Potassium Perchlorate (THPP)는 에너지를 인가받으면 gas를 발생시키는 pyrotechnic initiator로써 혹은 NASA Standard Initiator (NSI)의 supplement charge로써 흔히 사용되는 물질이다. 하지만 금속으로 이루어진 복합 화약이 오랫동안 보관이 되면 노화라는 문제에 직면하게 된다. 본 연구에서는 열분석 및 표면분석을 통하여 다양한 습도환경에서 노화된 THPP에 대하여 열역학적 특성의 변화를 확인하였고, 이를 바탕으로 THPP에 대한 전반적인 노화 메커니즘을 구축해내었다. 우선, THPP가 노화됨에 따라 산화제 표면의 균열빈도가 증가하고 길이가 길어졌는데, 이는 열·수분 노화가 공통적으로 산화제의 분해를 초래함을 보여준다. 이때 열 노화된 경우 Viton의 열화 현상이, 수분 노화된 경우 연료의 산화가 더욱 두드러졌다. 또한 실험을 통해 계산된 반응률에 대한 THPP의 화학반응인자의 경우 습도에 따라 크게 달라졌는데, 이는 수분이 THPP의 연소에 상당한 변화를 미쳐 결국에는 수명의 감소로 이어지게 될 것을 시사한다.

영어초록

For aerospace propulsion systems, Titanium Hydride Potassium Perchlorate (THPP) is a material commonly used as a pyrotechnic initiator that generates gas when energy is supplied or as a supplement charge for NASA standard initiator (NSI). However, when the energetic materials are stored for a long time, it faces the problem of 'aging'. In this study, changes in thermodynamic properties of THPP aged under various humidity environments were identified through thermal analysis and surface analysis. First, a considerable amount of cracks on the surface of the oxidant was found in the aged THPPs. Particularly, when the humidity level increased, the number and length of the cracks rapidly increased. Also, the deterioration of Viton was found only in the thermally aged sample whereas the oxidation of the fuel was more pronounced in the hygrothermally aged samples. The extracted kinetic parameters of THPP on the reaction progress vary greatly by the humidity level, indicating that moisture significantly changes the performance and combustion reaction of THPP, which may eventually result in a reduced lifespan.

참고자료

· 없음