• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2012년도 제38회 춘계학술대회논문집
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• pp.429-434
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• 2012

금속 연료로 사용되는 마이크로/나노 알루미늄 입자를 산화피막에 의한 점화 지연을 최소화 하는 점화 방법을 제시 하였다. 알루미늄 입자를 생성시킴과 동시에 가열하여 입자가 생성된 직후 산소와 접촉시 격렬한 산화 반응을 유도하여 점화를 시키는 방법이다. 1064 nm 파장의 Nd:YAG 펄스 레이저를 이용한 레이저 삭마(laser ablation)를 알루미늄 시편에 발생시켜 입자를 생성하였으며, 산란 기법(scattering method)을 이용하여 입자를 가시화하여 생성을 확인하였다. 10.6 ${\mu}m$ 파장의 $CO_2$ 연속 레이저를 사용하여 알루미늄 시편을 가열하고 생성된 입자의 점화 열원으로 사용하여 알루미늄 입자가 점화되고 연소되어 이동하는 궤적을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제37회 추계학술대회논문집
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• pp.737-744
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• 2011

탄화수소 계열의 점화원과 달리 선행 연구된 스팀 플라즈마 점화기를 이용한 알루미늄 분말의 지속 연소 성공을 바탕으로, 고온의 플라즈마를 이용한 알루미늄 분말의 점화 특성을 알아보기 위해 산화제가 없는 환경을 조성하여 점화 특성 확인 실험을 수행하였다. 아르곤 플라즈마를 이용하여 이전의 연소 실험과 동일한 4500 K의 온도 조건 및 이송 가스를 이용한 입자 공급 조건을 조성하여 실험을 수행하였으며, 플라즈마의 온도는 방출분광법을 사용하여 측정하였고 점화 특성은 SEM 촬영과 EDS 분석을 통해 비교 분석하였다. 고온의 플라즈마 제트 내부를 통과한 알루미늄 분말은 탄화수소 계열의 점화원과 다르게 급격한 기화로 인한 점화 촉진 효과를 확인 할 수 있었다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.450-459
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• 2010

고체추진제의 첨가제 또는 연료로써 주로 사용되는 알루미늄 단일 입자 연소시험 장비를 제작하고 연소 실험을 수행하였다. 산화 알루미늄으로 피복된 금속입자는 약 30~100 ${\mu}m$의 크기를 사용하였다. 단일 입자는 Electrodynamic Balance (EDB) 방법에 의해 공중 부양된 상태로, 중력에 의한 영향이 배제되어 금속입자 고정용 또는 측정용 장치들의 접촉에 의한 열손실을 제거시켜 실험 정확도를 높였다. Standard Hyperbolic Electrodynamic Levitator (SHEL) 내에서 부양된 입자에 $CO_2$ 레이저를 사용하여 점화시킨 후, 입자로부터 방사되는 열복사를 이용한 two wavelength pyrometry를 적용하여 알루미늄 입자 크기에 따른 연소시간, 평균 화염온도, 점화온도, 점화시간을 획득하였으며, 단일 알루미늄 입자의 점화-연소특성을 평가하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제23권3호
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• pp.88-95
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• 2019

수소 토치 점화 시스템은 순수한 알루미늄을 이용하여 점화가 가능하고 점화 방법이 간단해 알루미늄 연소 시스템으로 많이 사용되고 있다. 하지만 기존의 수소 토치 점화 시스템은 수소 공급을 위해 고압의 수소탱크가 필요해 무게가 무거워지는 단점이 있다. 이러한 문제를 해결하기 위해 본 연구에서는 고체 화학수소화물인 $NaBH_4$를 이용한 수소 점화 시스템을 설계하였다. $NaBH_4$는 약 $500^{\circ}C$에서 열분해가 시작되고 수소가 발생한다. $NaBH_4$ 열분해 특성에 영향을 미치는 변인들을 분석하고, $NaBH_4$ 기반 수소 점화 시스템을 이용해 알루미늄 연소 실험을 수행하여 실제 시스템 적용 가능성에 대해 검증 하였다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권1호
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• pp.26-32
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• 2014

본 연구에서 고에너지 금속 알루미늄의 효과적인 점화를 위해 개발한 직류 방식의 스팀 플라즈마 점화기 가스온도를 OH radical의 방출 스펙트럼을 사용하여 측정하였다. 플라즈마 제트온도는 초고온이므로 비접촉식 광학 계측 방법인 볼츠만 기울기법과 스펙트럼 비교 분석법을 이용하여 측정하였으며 각각의 방법은 정밀하게 검증 후 실험에 적용되었다. 플라즈마 점화기의 노즐 팁으로부터 30 mm 범위에서의 제트온도 측정결과 두 방법 모두 알루미늄의 점화온도(${\approx}2400K$) 이상의 2900 K ~ 5800 K를 확인할 수 있었다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권4호
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• pp.9-17
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• 2014

본 연구에서는 고에너지 알루미늄 분말의 점화성 향상을 위해 자연상태 알루미나 산화막을 화학적으로 제거하고 니켈 코팅을 수행하였다. 니켈 코팅은 무전해 방법을 사용하였으며 SEM/EDS에 의한 표면 분석을 통해 시간에 따른 니켈 코팅 정도를 정성 정량적으로 확인하였다. 또한 XRD에 의한 화학종 분석과 TGA/DSC를 이용한 공기 환경 내에서의 열물성 분석을 수행하였고 이를 통해 공기 산화제 분위기에서의 니켈 코팅 된 알루미늄 분말의 점화촉진 메커니즘을 설명하였다. 이러한 결과를 통해 니켈 코팅 된 알루미늄이 코팅 되지 않은 알루미늄보다 좋은 점화성을 갖는 것을 정성적으로 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제34회 춘계학술대회논문집
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• pp.460-466
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• 2010

단일 알루미늄의 연소 모델을 사용하여 알루미늄 분말의 점화 과정에 대한 전산유체 해석 기법을 개발하였다. 유동의 계산은 Reynolds averaged Navier-Stokes식을 사용하였으며, $k-{\epsilon}$ 난류모델을 적용하였다. 입자는 Eulerian-Lagrangian 방법을 사용하여 유동과 독립적으로 계산을 수행하였으며 상용 전산유체해석 프로그램인 Fluent 6.3을 사용하여 해석을 수행하였다. 단일 모델에서 사용한 대류 및 복사 열전달, 표면이상반응, 알루미늄의 용융열을 입자 가열원으로 고려하였다. 같은 조건을 사용하여 단일 입자 모델 계산과 전산유체해석을 수행하였으며, 두 결과는 5% 이내로 잘 일치 하였다. 이를 통해 전산유체해석에서 알루미늄의 점화를 모사할 수 있음을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제51권9호
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• pp.40-44
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• 2011

이 글에서는 분말형태가 아닌 고체형태(bulk)의 고에너지 금속물질을 레이저 조사를 통하여 효율적으로 점화시키는 방법에 대하여 소개하고자 한다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2010년도 제35회 추계학술대회논문집
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• pp.321-327
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• 2010

마이크로 크기의 단일 알루미늄 해석을 위한 간단한 모델을 작성하고, 현상의 주요 파라메터를 도출하는 연구를 수행하였다. 금속 입자의 연소는 점화와 준정상상태의 연소 단계로 구성하였고, 각 단계는 액적 연소의 경우와 유사하게 보존 및 이송 방정식들을 사용하여 모사되었다. 모델은 기존의 실험 데이터와의 엄격한 비교를 통해 신뢰성을 검증하였고, 이 과정에서 현상의 주요 변수를 도출하여 그 영향을 평가하였다. 주요 변수로는 초기 입자크기, 산화 피막 두께, 대류 열전달의 유무, 외기온도, 압력 등이 선정되었고, 간단한 열역학적 모델임에도 불구하고 정량적으로 실험 데이터와 유사하게 각각의 파라메터의 영향을 평가할 수 있음을 확인하였다.

• 기계저널
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• 제49권9호
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• pp.40-46
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• 2009

화석연료의 과다 사용으로 인한 에너지 고갈과 환경오염 문제는 청정 고 에너지인 알루미늄 등의 금속 입자가 대안이 될 수 있다. 그 중에서도 나노 크기의 알루미늄은 일반적으로 사용하는 마이크로 크기의 알루미늄보다 낮은 점화온도와 높은 반융률로 그 효율성이 매우 높다.