과산화수소 기화기를 이용한 하이브리드 가스발생기

Abstract

고농도 과산화수소는 별도의 산화제가 필요치 않은 단일추진제로써 상온에서 액상인 장점이 있어 다양한 장치의 추진제로 이용되고 있다. 현재 가장 널리 이용되고 있는 과산화수소 분해촉매는 은이지만 이는 98%이상의 고농도 과산화수소에의 이용이 어렵다는 단점이 있다. 따라서 본 연구에서는 추진제 등급의 과산화수소 이용을 위해 분해촉매로 $La_{0.8}Sr_{0.2}CoO_3$ (LSC)를 선정하고 고온촉매인 LSC촉매의 저온 시동성능의 보완을 위해 $K_2MnO_4$ 를 저온부 촉매로 선정하였다. 그리고 촉매 선정을 위한 반응성 비교실험에서 발견된 $K_2MnO_4$ 의 접착문제를 해결하고자 알루미나 졸-겔법을 이용한 촉매 합성법과 코팅 방법을 개발하였다. 선정된 저온부 촉매는 촉매의 유실을 막고 최적의 성능을 발휘하기 위해 적정 온도범위에서 운용되는 것이 매우 중요하다. 이를 위해 가스발생기를 이용한 반응실험을 통해 설계유량에 적합한 기화기의 길이를 결정하였고 이를 이용한 이원 촉매 가스발생기의 성능평가를 수행하였다. 성능평가 결과, $10^\circ C$ 이하의 온도에서 냉시동(cold-start)에 성공하였으며 설계유량에 대해 90%이상 높은 분해효율과 충분한 압력 형성을 확인하였다. 이러한 결과를 통해 본 연구에서는 저온부 촉매의 도입을 통한 냉시동이 가능하다는 것을 확인하였고 과산화수소의 기화를 통해 LSC촉매를 이용하여 은을 이용한 종래의 가스발생기보다 훨씬 낮은 압력강하와 동일한 수준의 성능을 갖는 가스발생기의 제작에 성공하였다.