TMEDA를 기반한 이온성 액체 추진제의 증발 및 자동 점화에 관한 실험적 연구Experimental study on evaporation and hypergolic ignition of TMEDA based ionic liquid

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자동 점화성 이원 추진제는 연료와 산화제가 접촉하는 순간 점화가 발생하는 액체 추진제의 한 형태이다. 자동 점화 연료의 특성 상 점화 플러그와 같은 추가적인 점화 장치가 필요하지 않으며, 연료가 소모될 때까지 수 차례 반복적인 점화가 가능하다. 자동 점화 연료로 가장 많이 사용되어 온 하이드라진과 그 파생 연료들은 높은 독성을 가진 발암물질에 해당된다. 따라서, 하이드라진을 대체하기 위하여 아민 아지드나 이온성 액체와 같은 물질들이 연료로서 개발되어 왔다. 그 중에서 티엠이디에이는 하이드라진과 비슷한 성능을 갖는 연료로 각광받기 시작했다. 하지만 티엠이디에이의 밀도가 하이드라진에 비해 상대적으로 낮기 때문에 본 연구에서는 고에너지 물질인 1,2,4-트리아졸을 첨가하여 실험을 수행하였다. 실험은 첫번째는 열 중량 분석을 통해 혼합 연료에서는 두 물질의 끓는점 차이에 의해 티엠이디에이가 먼저 열분해 되며 그 후에 트리아졸이 순차적으로 열분해 되었다. 둘째로, 대기압의 질소 충전된 용기 안에 다양한 온도 조건 하에서 액적 증발 실험을 통해 혼합 연료의 액적 거동을 고속 카메라로 녹화한 후 후처리 프로그램을 통해 액적 직경의 변화를 기록하였으며 증발 계수를 도출하였다. 거품과 같은 액적의 거동은 1,2,4-트리아졸이 포함된 연료의 경우에만 섭씨 400도 이상의 온도에서 관찰되었으며 혼합 연료의 증발율은 같은 온도 조건에서 1,2,4-트리아졸의 농도 증가에 영향을 받는다. 하지만, 티엠이디에이가 완전히 증발한 후에는 1,2,4-트리아졸의 농도는 증발율에 영향을 주지 않는 것으로 분석되었다. 셋째로, 질산 위에 연료의 낙하 실험을 통해 티엠이디에이와 이온성 액체의 점화 지연을 측정하였다. 한편, 이온성 액체의 성능을 예측하기 위하여 나사의 화학 평형 프로그램과 열 유동 해석을 하였다.
Advisors
백승욱researcherBaek, Seung Wookresearcher
Description
한국과학기술원 :항공우주공학과,
Publisher
한국과학기술원
Issue Date
2019
Identifier
325007
Language
kor
Description

학위논문(박사) - 한국과학기술원 : 항공우주공학과, 2019.8,[v, 84 p. :]

Keywords

자동 점화▼a하이드라진; 티엠이디에이▼a1,2,4-트리아졸▼a이온성 액체▼a열분해▼a액적▼a증발▼a점화 지연; Hypergolic▼ahydrazine▼aN,N,N',N'-Tetramethylethylenediamine; 1,2,4-triazole; Ionic liquid; thermal decomposition; droplet; evaporation; Ignition delay

URI
http://hdl.handle.net/10203/283337
Link
http://library.kaist.ac.kr/search/detail/view.do?bibCtrlNo=871517&flag=dissertation
Appears in Collection
AE-Theses_Ph.D.(박사논문)
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