소형 화약 직경이 폭발압력에 미치는 영향

전문가 제언

○ 소형화약의 폭발압력은 점화능력을 결정하는 필수요소이며 폭발계열 설계에서 매우 중요한 변수이다. 소형화약의 폭발특성에 대한 기존의 연구는 대부분 직경이 폭발속도에 미치는 영향에 대한 것이다. Beijing Institute of Technology의 B. Bao 등은 자체 제작한 소형 압저항 망가닌 센서와 AUTODYN 수치해석코드를 사용하여 임계직경으로부터 제한직경까지의 소형화약에 의한 폭발압력을 규명하였다.

 

○ 압저항 센서를 이용하여 얻은 전압-시간 곡선에는 센서에 정전류가 흘러 나타나는 센서 양단의 초기전압과 충격파 도달에 따른 전압변화가 잘 나타나 있다. 충격파의 압력은 초기전압과 전압변화를 보정공식에 대입하여 구한다.

 

○ 수치모사로 얻은 압력-시간 곡선에는 충격파 도달에 따라 압력이 급격히 상승하고 점점 줄어드는 현상이 잘 나타난다. 소형화약 폭발과정의 압력등고선을 보면 화약의 끝에서는 측면 희박파의 영향으로 폭발파 굴절이 생기는 것을 볼 수 있다. 폭발파면의 곡률반경은 폭발파가 진행함에 따라 증가하지만 점점 안정되다가 일정한 값을 유지한다.

 

○ 소형화약의 직경은 폭발압력에 큰 영향을 미치는 것으로 밝혀졌다. 화약직경이 임계직경에 가까울수록 영향은 더 크게 나타났으며 화약직경이 점점 증가하여 한계직경에 이르면 폭발압력은 일정하게 되었다. 압저항 센서 계측결과와 전산모사 결과를 분석하여 직경에 따른 폭발압력을 계산할 수 있는 경험식을 구하였다. 시험화약(HMX95/Viton5)의 임계직경은 대략 0.34mm, 한계직경은 5mm로 분석되었다.

 

○ 국내에서도 소형화약을 사용하는 MEMS형 폭발계열에 대한 설계기술의 확보가 요구되고 있지만 단편적 경험이나 단순 실험에 의존하여 설계 자료를 확보하고 있는 것으로 판단된다. 소형화약 폭발특성에 대한 체계적 연구를 통하여 주변장치에 대한 영향을 극소화하고 순조로운 폭발상태 전달이 가능한 소형 폭발계열 설계기술을 확보할 필요가 있다. B. Bao 등의 연구결과는 향후 이 분야 연구에 도움이 될 것이다.

 

저자

Bingliang Bao, Nan Yan, Feng Zhu

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

일반기계

연도

2015

권(호)

12(4)

잡지명

Central European Journal of Energetic Materials

과학기술
표준분류

일반기계

페이지

623~635

분석자

송*영

분석물

• 소형 화약 직경이 폭발압력에 미치는 영향.pdf [475,179 byte]

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