나노복합물질을 사용한 폴리우레탄-기반 고체 추진제 개발

전문가 제언

○ 군사용 로켓 추진제는 거의 HTPB(hydroxyl-terminated polybutadiene) -기반 폴리우레탄 바인더 매트릭스에 연소로 알루미늄과 산화제인 과산화수소가 약 85% 가량 포함되어 있는 고체추진제를 채택하고 있다. 이러한 조성에서 실제 비-에너지물질의 함량이 15%가량을 차지하기 때문에 로켓의 추력을 높이기 위해서는 에너지밀도를 높여야 한다.

 

○ 고체추진제의 에너지밀도를 높이는 방법을 다양한데, 예를 들면, 알루미늄이나 과염소산암모늄과 같은 고체 분말들의 형상과 입도를 조절하는 방법도 있으나, 가장 상식적인 방법은 폴리우레탄 바인더 시스템을 구성하는 조성들을 가능한 한 추진제 연소에 참여하여 에너지 방출하고 가능한 많은 가스들을 생성할 수 있는 에너지물질들로 대체하는 것이다.

 

○ 이 글은 이집트 Zagazig University의 Amged A. Ali 등이 PU-기반 추진제의 연료인 알루미늄을 알루미늄 나노입자와 Cu, Ni, Zn, Mg, 및 흑연으로 구성된 복합물질로 대체한 추진제 조성을 개발하여 표준 추진제 조성과 비교한 연구 결과를 필자가 간단하게 요약한 것이다. 이 연구의 초점은 알루미늄과 구리와 같은 금속들의 복합물질을 알루미늄으로 대체하면 구리 원소가 추진제 연소반응의 촉매 역할을 하여 연소속도를 증진시켜 결국 추진제 성능을 증대시킬 수 있다는 것이다.

 

○ Ali 등이 나노-알루미늄/금속 복합물질 내 금속의 촉매 작용으로 연소속도가 증강되었다고 주장한 점은 일리가 있으나, 로켓 추진제는 성능뿐만 아니라 안전성도 성능 못지않게 중요하기 때문에 이 새로운 조성들에 대한 좀 더 충실한 안전도 데이터를 제시하지 못한 점이 아쉽다.

 

○ 우리나라 국방과학연구소를 비롯해서 관련 방위산업체들의 관련 기술자들은 Ali 등이 제시한 Al/금속 복합물질이 포함된 고체추진제의 성능 입증과 함께 이의 안전도가 표준 규격에 들어올 수 있는지 여부를 시험해 보는 것도 가치가 있을 것으로 판단된다.

 

저자

The late Abd El-Shafey I. Ahmed, Amged A. Ali, Ahmed M. El-Masry, and Sayed M. Tawfik

자료유형

니즈학술정보

원문언어

영어

기업산업분류

화학·화공

연도

2016

권(호)

41()

잡지명

Propellants, Explosives, Pyrotechnics

과학기술
표준분류

화학·화공

페이지

286~294

분석자

이*웅

분석물

• 나노복합물질을 사용한 폴리우레탄-기반 고체 추진제.pdf [466,131 byte]

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