• 한국연소학회:학술대회논문집
• /
• 한국연소학회 2015년도 제51회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집
• /
• pp.219-222
• /
• 2015

The kinetic analysis of energetic materials using Differential Scanning Calorimetry (DSC) is proposed. Friedman Isoconversional method is applied to DSC experiment data and AKTS software is used for analysis. The frequency factor and activation energy are extracted as a function of product mass fraction. The extracted kinetic scheme does not assume multiple chemical steps to describe the response of energetic materials; instead, multiple set of Arrhenius factors are used in describing a single global step. The proposed kinetic scheme has considerable advantage over the standard method based on One-Dimenaionl Time to Explosion (ODTX). Reaction rate and product mass fraction simulation are conducted to validate extracted kinetic scheme. Also a slow cook-off simulation is implemented for validating the applicability of the extracted kinetics scheme to a practical thermal experiment.

• 한국추진공학회지
• /
• 제20권2호
• /
• pp.46-55
• /
• 2016

Differential Scanning Calorimetry(DSC) 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 알루미늄 고함유 화약(RDX/HTPB/Al)에 대한 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되었다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 고에너지 물질의 화학반응과정을 몇 단계의 주요단계로 가정하는 형태가 아닌 전체 화학반응 과정을 나타내는 형태를 갖는다. 이는 기존의 ODTX 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 추출된 반응속도식의 검증을 위해 화학반응률 그리고 생성물 질량분율에 대해 DSC 실험과 동일한 조건하에서 전산모사를 수행하였으며 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 또한 완속가열 전산모사를 수행하였으며 실험결과와 비교하여 DSC 반응속도식의 전산모사에의 적용가능성을 확인하였다.

• Composites Research
• /
• 제33권5호
• /
• pp.268-274
• /
• 2020

이 연구에서는 에폭시 수지에 나노 실리카 입자의 농도가 열화 거동에 미치는 영향에 대해 알아보았다. 약 12 nm 크기의 실리카 입자를 에폭시 수지에 세가지 무게비로 섞은 나노 복합소재를 제작하여 열중량분석(Thermogravimetric Analysis, TGA)을 이용하여 여섯 가지의 서로 다른 승온률 하에서 열화거동 변화를 분석하였다. 등변환법(Isoconversional Method)에 기초한 Friedman, Flynn-Wall-Ozawa, Kissinger 그리고 DAEM(Distributed Activation Energy Method) 방식으로 활성화에너지를 정량적으로 계산하였다. 계산 결과에 의하면 순수 에폭시와 비교했을 때, 실리카 입자가 함유될 경우 활성화에너지가 상승한다는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 10%와 18%의 활성화에너지 값이 유사함에 따라 반드시 함유랑에 비례하지는 않는 것으로 나타났다. 또한 각 방법에 의한 계산방식을 분석하여 그 결과를 비교하였다.

• 한국추진공학회지
• /
• 제19권1호
• /
• pp.33-41
• /
• 2015

DSC 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 알루미늄 고함유 화약(RDX/HTPB/Al)에 대한 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되며 AKTS software를 사용하였다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 기존의 ODTX 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 추출된 반응속도식의 검증을 위해 화학반응률 그리고 생성물 질량분율에 대해 DSC 실험과 동일한 조건하에서 전산모사를 수행하였으며 실험값과 잘 일치함을 확인하였다. 또한 붕소 질산칼륨($B/KNO_3$)에 대한 완속가열 전산모사를 수행하였으며 실험결과와 비교하여 DSC 반응속도식의 전산모사에의 적용가능성을 확인하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
• /
• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
• /
• pp.547-553
• /
• 2017

Differential Scanning Calorimetry(DSC)를 이용하여 파이로점화장치에 사용되는 세 가지 고에너지 물질의 열분석 실험을 수행하였다. DSC 실험 데이터를 이용하여 고에너지 물질의 반응속도식을 추출해내는 이론적 방법을 제안하고 반응속도식 추출을 수행하였다. DSC 실험 결과는 Friedman 등전환법으로 분석되었다. 질량분율에 따른 활성화에너지와 빈도인자를 추출해 내어 반응속도식을 완성하였다. 추출된 반응속도식은 고에너지 물질의 화학반응과정을 몇 단계의 주요단계로 가정하는 형태가 아닌 전체 화학 반응 과정을 나타내는 형태를 갖는다. 이는 기존의 열분석 실험을 통해 추출되는 화학반응속도식 형태에 비해 이론적 측면과 정확성 측면에서 상당한 장점을 갖는다. 도출된 반응속도식을 이용하여 실제 추진기관에 운용되는 세 가지 고에너지 물질의 성능변화를 20년에 대하여 예측하였다.

• 대한화학회지
• /
• 제57권1호
• /
• pp.109-114
• /
• 2013

The effects of aluminum nanoparticles (AlNs) on the thermal decomposition of ammonia perchlorate (AP) were investigated by DSC, TG-DSC and DSC-TG-MS-FTIR. Addition of AlNs resulted in an increase in the temperature of the first exothermic peak of AP and a decrease in the second. The processing of non-isothermal data at various heating rates with and without AlNs was performed using Netzsch Thermokinetics. The dependence of the activation energy calculated by Friedman's isoconversional method on the conversion degree indicated the decomposition process can be divided into three steps. They were C1/D1/D1 for neat AP, determined by Multivariate Non-linear Regression, and changed to C1/D1/F2 after addition of AlNs into AP. The isothermal curves showed that the thermal stability of AP in the low temperature stage was improved in the presence of AlNs.

• International Journal of Aeronautical and Space Sciences
• /
• 제16권3호
• /
• pp.418-424
• /
• 2015

The chemical response of energetic materials is analyzed in terms of 1) the thermal decomposition under the thermal stimulus and 2) the reactive flow upon the mechanical impact, both of which give rise to an exothermic thermal runaway or an explosion. The present study aims at building a set of chemical kinetics that can precisely model both thermal and impact initiation of a heavily aluminized cyclotrimethylene-trinitramine (RDX) which contains 35% of aluminum. For a thermal decomposition model, the differential scanning calorimetry (DSC) measurement is used together with the Friedman isoconversional method for defining the frequency factor and activation energy in the form of Arrhenius rate law that are extracted from the evolution of product mass fraction. As for modelling the impact response, a series of unconfined rate stick data are used to construct the size effect curve which represents the relationship between detonation velocity and inverse radius of the sample. For validation of the modeled results, a cook-off test and a pressure chamber test are used to compare the predicted chemical response of the aluminized RDX that is either thermally or mechanically loaded.