열전지 수명예측 기법에 관한 실험적 고찰 (Experimental Study of Shelf-Life Prediction Method for Thermal Battery)

서지정보

· 발행기관 : 한국산학기술학회
· 수록지 정보 : 한국산학기술학회논문지 / 22권 / 12호 / 509 ~ 516페이지
· 저자명 : 황수하

초록

본 연구의 대상인 열전지는 10년 이상 저장 후 사용이 가능한 대표적인 비축전지로서 추진기관, 탄두, 신관 등과 같이 유도탄의 수명을 좌우하는 핵심적인 품목이다. 이러한 열전지의 수명을 예측하기 위해서는 현재 군에 배치된 열전지나 장기저장 중인 열전지를 주기적으로 시험하여 기능 및 특성 변화를 파악하여 통계적인 분석을 통해 수명을 가늠하는 방안이 가장 정확한 방법이지만 10년 이상의 시간이 소요되기 때문에 이러한 방법은 적용이 불가하다. 국내의 경우 열전지 개발의 역사가 짧기 때문에 수년간 축적된 성능 데이터를 제시할 수 없고, 신뢰성시험 중 하나인 가속노화시험을 통해 열전지의 수명을 예측하고 있는 실정이다. 본 연구에서는 기존의 문헌을 참고하여 열전지를 고온조건에서 노화 시키고, 방전성능의 변화 경향 분석을 통해 Arrhenius 수식의 활성화에너지 및 가속계수를 산출하고자 하였다. 이후 산출된 값을 기반으로 가속노화시험(8년 모사)을 재수행하고 실제로 상온 조건에서 자연노화된 열전지(8년차)의 방전성능을 비교 분석하도록 시험계획을 수립하였다. 이 과정을 통해 최종적으로 산출된 활성화에너지의 실효성을 확인하고 기존에 적용되었던 수명예측 기법에 대한 타당성을 확인하고자 하였다. 하지만 시험 결과, 실제 8년 자연노화된 열전지의 방전성능은 신품 대비 약 20% 감소하였지만, 75℃, 95℃, 115℃의 고온 조건에서 약 30일간 가속노화된 열전지는 방전 성능의 변화가 없었다. 이는 열전지를 고온에서 저장하여도 노화가 가속되지 않는다는 것을 방증하는 결과라고 해석할 수 있다. 본 연구에서는 이러한 결과들을 통해 열전지 수명예측 기법에 대한 고찰을 실시하였고, 추후 나아가야할 방향을 제시하였다.

영어초록

Thermal battery is the principal component affecting the shelf-life of a guided missile. The most accurate method to predict the shelf-life of a thermal battery involves periodically testing the battery in storage to check the performance and performing statistical analysis on the test results. However, it is difficult to present statistical data of several years in Korea, so the accelerated aging test predicted the shelf-life in the present analysis. This study used samples that have been aged under high-temperature conditions. Subsequently, the activation energy has been calculated by varying the discharge performance. The calculated activation energy value was again used to conduct the accelerated aging test to compare it with a test on naturally aged ones. Following these processes, we confirmed the validity of the existing predicting method. However, the results are different from what we expected. The discharge performance of naturally aged ones has been decreased by 20%, but there was no change in performance of the samples put under accelerated aging at 75, 95, 115℃. This observation could mean that aging was not accelerated even when the thermal battery was stored at a high-temperature condition. In essence, this study conducted appropriate tests and used the shelf-life method to predict the shelf-life of thermal battery.

참고자료

· 없음