kosco symposium november 22 24, jeju,...
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한국연소학회 2018년도 추계학술대회를 아래와 같이 개최할 예정이오니, 회원 여러분의 적극적인 참
여와 많은 논문 발표가 있기를 바랍니다.
장소: 제주부영호텔&리조트
일자: 2018년 11월 22일(목) ~ 24일(토)
■ 발표신청 마감 : 9월 28일(금) 까지 (제목 및 저자 접수)
■ 논문제출 마감 : 10월 12일(금) 까지 (초록 및 논문 파일)
■ 사전등록 마감 : 11월 2일(금) 까지 (인터넷 전자결제)
■ 발표형태 : 구두발표 / 포스터 발표 / 가시화사진전
■ 논문작성요령 : 학회 홈페이지 [논문-투고안내] 접속 서식 다운로드 (한글 2010 형식)
- Extended Abstract : 최대 4페이지 작성 가능
- 포스터 규격 : A0 (포스터 발표자 초록 제출 필수)
- 가시화사진전 규격 : A0 (가시화작품 제출자 초록 제출 필수)
■ 접수방법 : 학회 홈페이지 접속 (http://www.kosco.or.kr) → [학술대회 논문투고] 클릭 →
[발표신청/논문제출] → 이메일 로그인 접속
■ 학회등록비 안내
일반(박사 포함) 학생(학·석사 과정)
사전등록 현장등록 사전등록 현장등록
180,000원 200,000원 130,000원 150,000원
※ 프로그램 / 초록집, 중식1회, 만찬 포함
※ 춘계학술대회 미등록자는 연회비(30,000원) 발생합니다.
■ 숙박 신청 안내 [객실예약신청서 작성 후 이메일 접수([email protected])로 신청]
11월 22일(목) Standard(2인실) 100,000원 (VAT포함)
※ 제주부영호텔&리조트 (☎ 02-3774-5727)
한국연소학회 제57회 2018년도 추계학술대회 조직위원회
회장: 이기만(순천대) | 준비위원장: 신동훈(국민대) 준비위원: 유춘상(UNIST), 이창엽(생기연), 양원(생기연), 이상민(기계연)
■ 문의 : 한국연소학회 사무국 ([email protected], 02-880-8626)
57th KOSCO SYMPOSIUM
November 22 – 24, JEJU, KOREA
제 57회 KOSCO SYMPOSIUM 2018년도 한국연소학회 추계학술대회
11. 22(목) 제 1 발표장(에메랄드A) 제 2 발표장 (에메랄드B) 제 3 발표장(사파이어A) 제 4 발표장 (사파이어B) 제 5 발표장(보드룸C)
13:00~
14:20(80분)
세션 1: 기초 및 난류화염 좌장: 박문수 세션 2: 석탄연소Ⅰ 좌장: 류창국 세션 3: 내연기관Ⅰ 좌장: 박수한 특별세션 1: 발전/공정시물레이션 좌장: 양 원 특별세션 2: 가스연료 I 좌장: 이창엽
메탄-암모니아 혼합연료의 기초연소특성 연구 구재원,안영종,김영후,김태영,권오채(성균관대)
가압 연소로 내부 대류열전달 특성 연구안성민, 임호, 채태영, 양원(KITECH), 류창국(성균관대)
희박연소 가스엔진의 연소성능 향상 연구서재엽, 이용석(현대중공업)
공정 시뮬레이션 기반 대용량 보일러 스마트 운영 시스템 개발양원(KITECH)
가스안전공사 에안센터 소개 및 화염시험 설비 운영 현황김홍철(KGS)한국가스안전공사
수소/산소 비예혼합화염의 Damkohler 수 측정안영종,김태영,김영후,권오채(성균관대)
밀짚 혼소시 첨가제 카올린과 황산암모늄에 따른 회 점착에 관한 연구박유미, 임호, 채태영, 이재욱(KITECH), 고대홍(연세대), 양원(KITECH)
디젤-에탄올 RCCI 연소에서 연료공급비와 흡기온도가 연소 및 배기 특성에 미치는 영향조성인, 박수한(전남대)
65% 복합발전 효율 달성을 위한 단순 가스터빈의 성능사양 예측강도원(KIMM)
건물용 열병합발전 시스템 성능시험 방법에 대한 표준화 연구김효엽, 박원식, 김성민, 오석호(한국에너지기기산업진흥회)
레이저 유도 플라즈마로부터 발생한 음파의 도달시간 측정을 통한 고온 유체 환경 내 온도 측정 기법이준권,봉철우,박문수(성균관대)
가변파장형 레이저센서를 이용한 미분탄 연소로 배가스 온도/농도 측정 및 성능평가한가람, 백세현, 김영주, 박상빈, 김현희, 장지훈, 박호영(전력연)
예연소실식 간접분사 디젤엔진의 노즐 면적 변화에 따른 연소 및 배기특성 연구최종휘, 박성욱(한양대)
신 에너지 플랜트 공정해석을 위한 CYCLE-TEMPO와 MODELICA의 활용사례신동훈(국민대)
수소충전용 브레이크 어웨이 디바이스 개발장문석(한국가스안전공사)
프로판 확산 화염의 효율성 향상에 대한 전기장의 영향 연구김상민,백승욱,한경수(KAIST)
국내 화력발전소 연소 열성능 시뮬레이터 개발 및 활용 사례백세현(전력연)
천연가스 응축성 미세먼지 측정기술김동민,이중성,유현석(한국가스공사)
14:30~
15:50(80분)
세션 4: 가스터빈Ⅰ 좌장: 박세익 세션 5: 층류화염Ⅰ 좌장: 김홍집 세션 6: 연소응용Ⅰ 좌장: 최병철 세션 7: 연소불안정성 좌장: 윤성환 특별세션 3: 가스연료 II 좌장: 이상민
CFD를 통한 가스터빈 연소기 단일 연료 노즐 연소에서 연료-공기 혼합도에 따른 영향 분석도윤영, Borys (두산중공업)
레이저 계측을 이용한 pinch-off 화염 구조와 특성에 관한 실험적 분석 임대홍, 안명근, 김태성, 윤영빈(서울대)
Rutile TiO2 나노입자 생성을 위한 선회식 플라즈마 반응로에 대한 설계인자 연구전병준, 신정훈(국민대), 최윤석, 조소혜(KIST), 신동훈(국민대)
관내 예혼합 화염의 이차 열음향 불안정성에서 열손실 효과박주원, 박상환, 윤성환, 최재혁, 김종수(한국해양대)
천연가스 열량변동이 가스 이용기기에 미치는 영향 분석 유현석,김동민,우경택,이중성(한국가스공사)
가스터빈 연소기 동압센서의 건전성평가장치 개발에 관한 연구신주곤, 박세익, 주용진, 서동균(전력연)
압력 및 이산화탄소 희석에 따른 층류 메탄 비예혼합 화염 길이의 변화이지섭, 길기문, 김훈영, 김남일(KAIST)
난류발생장치 형태에 따른 촉매연소 특성에 관한 연구박동욱, 정필수, 박수한(전남대)
동적모드분해법을 이용한 연소 안정성 분석Rajavasanth Rajasegar, 최정안, 이동훈(일리노이 Univ.), 유지형(한양대)
2030 수소경제 실현을 위한 인프라 구축 전략이재훈(한국가스안전공사)
발전용 가스터빈 연소기 실증설비 기반 터빈 입구온도 계측정밀도 향상연구박세익, 신주곤, 서동균, 주용진(전력연)
소형 환형 다단 확장관 연소기를 이용한 메탄-공기 예혼합화염의 화염전파속도에 대한 압력의 영향길기문, 김훈영, 김남일(KAIST)
선회식 무화염 연소를 적용한 Pilot scale 메탈 환원로의 HCBI 환원 특성 연구오남균, 김보근, 최종균, 신동훈(국민대)
1D 네트워크 모델을 이용한 항공용 Lab-scale 연소기에서의 연소불안정 예측박정운, 윤명곤(강릉원주대), 김규태(KAIST), 김대식(강릉원주대)
가스연료와 스마트팜이상민, 김창업 (한국기계연구원), 박경섭 (국립원예특작과학원)
가스터빈 운전조건에 따른 고압 연소 특성한동식, 박준형, 노우진(두산중공업)
SNG/Air 예혼합 대칭화염의 후류 상호작용에 관한 연구강연세, 송준호, 김재현, 이기만(순천대)
촉매연소기를 이용한 탄산가스 발생기 연소 특성정필수, 최병철(전남대)
3D 헬름홀츠 솔버를 이용한 환형 연소기 음향장 해석박정상, 이기홍, 홍수민, 김대식(강릉원주대)
16:00~16:30 [초청 강연] Recent advanced in soot measurement techniques for high pressure applications - Prof. William Roberts / KAUST 좌장: 박 정(부경대)
16:30~17:00 [초청 강연] Spatiotemporal dynamics and detection of thermoacoustic combustion instability -Statistical complexity and complex networks - Prof. Hiroshi Gotoda / Tokyo University of Science 좌장: 김남일(KAIST)
17:00~17:30 [초청 강연] Fundamental processes in gas turbine combustion - Prof. Jongguen Lee / University of Cincinnati 좌장: 신동훈(국민대)
18:00~20:30 정기총회 및 만찬 진행 : 신동훈(국민대)
11. 23(금) 제 1 발표장(에메랄드A) 제 2 발표장 (에메랄드B) 제 3 발표장(사파이어A) 제 4 발표장 (사파이어B) 제 5 발표장(보드룸C)
09:20~
10:40(80분)
세션 8: 연소해석 좌장: 이은도 세션 9: 석탄연소 Ⅱ 좌장: 류창국 세션 10: 산업로 좌장: 전충환 특별세션 4: Co2 저감 연소기술의 전망 좌장: 배충식 특별세션 5: 가압순산소연소 I 좌장: 양 원
0.1MW 순환유동층 보일러의 유동 및 연소 특성에 대한 전산해석 연구양창원, 김영두, 방병열, 문지홍, 문태영, 조성호, 이은도(KIER)
석탄과 바이오매스의 혼합 조건에 따른 미분도 측정을 위한 실험적 연구 강주원, 이용운, 이재욱, 임호, 양원(KITECH)
CFB 보일러에서 충돌 마모에 대한 전산 해석김강민, 오현석, 김규보, 전충환(부산대), 안영헌(남부발전)
에너지기술전망의 연혁 및 국제에너지기구 활동 보고배충식,박현욱(KAIST)
가압 순산소 연소 발전 시스템 기술 개발 현황양원, 이영재, 최석천, 채태영, 이용운, 안형준, 목진성(KITECH)
LFG SI엔진에서 물분사에 의한 NOx 저감효과 해석김주일, 박정배, 김종민, 천민우, 이대엽(인하대)
국내 노후 석탄화력 발전소의 친환경 리파워링을 위한 하이브리드 발전시스템에 대한 열성능 예측백세현, 김영주, 장지훈, 한가람, 박상빈(전력연)
초임계 순환 유동층 보일러 시스템의 주 증기 온도 거동 모사: 순환 고체의 영향김성일, 최상민(KAIST)
초희박 LPG 직접분사엔진의 운전특성 및 차량 시뮬레이션에 관한 연구오승묵(KIMM)
초임계 이산화탄소 발전용 가압 순산소 연소기 설계 및 시험이대근, 고창복, 곽영태, 김승곤, 노동순, 이민정, 이은경, 정우남, 김남수, 심근선(KIER)
CEMA를 이용한 수소 난류 제트 화염의 동축류 온도에 따른 연소모드 진단김승욱, 정기성, Jacqueline H. Chen, 유춘상(UNIST)
슬래그 층 해석을 고려한 태안 석탄 가스화기 동적모델 개발김무경, 예인수, 류창국, 김봉근(성균관대)
한국형 스마트 산업용 보일러의 성능 해석 프로그램 개발윤종수, 유봉진, 김도현 ,유호현 ,박태준, 김한진, 이창언(인하대)
sCO2 사이클 버너의 개념 설계를 위한 기초 실험 연구김남일(KAIST)
가압 순산소 연소 기반 연소기 설계 및 연소특성 연구이영재, 안형준, 김동희, 양원(KITECH)
산소부화된 메탄 예혼합 화염에서 역화 강도Faihim Ahmed(안동대), 원용희(LS전선), 이기용(안동대)
실험실 규모의 미분탄 연소로에 대한 가상 물리 시스템 구축유혜수, 한우주, 장권우, 허강열(포스텍)
수소화염의 연소속도 측정정용진(KIER), 김남일(KAIST)
초임계 이산화탄소 발전용 직접가열 연소기의 수치모사김남수, 이대근(KIER)
14:30~
16:10(100분)
세션 15: 연소응용Ⅱ 좌장: 김남일 세션 16: 층류화염 Ⅱ 좌장: 이기용 세션 17: 고체연료연소｜ 좌장: 이은도 포스터 / 가시화 사진전 좌장: 이창엽 특별세션 7: 연구과제상용화 좌장: 이민정실험실 규모의 다단 연소 방식 적용을 통한 가압 순산소 연소 최적 운전에 관한 연구김동희, 안형준, 양원(KITECH), 허강열(포스텍), 이영재(KITECH)
가열된 동축류내 층류 디메틸 에테르의 열분해 정도에 따른 부상화염에 특성에 관한 수치해석적 연구정바름, 정기성(UNIST), 정석호(KAUST), 유춘상(UNIST)
석탄과 바이오매스 혼소에 따른 회 점착 및 회 융점 특성에 관한 실험적 연구정태용, 락와더르지, 박경훈, 정재성, 김승모, 전충환(부산대)
플라즈마 버너 : 원천기술 개발에서 상용화까지이대훈, 송영훈, 김관태, 조성권(KIMM)
무화염연소를 이용한 이중관 열교환기의 열전달 특성 연구김보근, 오정록, 윤지훈, 오남균, 최종균, 신동훈(국민대)
SNG 연료의 층류연소속도와 Markstein length 측정에 관한 실험적 연구송준호, 강연세, 김재현, 이기만(순천대)
두산 중공업의 최신 미분탄 저 NOx 연소 기술 개발에 관한 연구이병화, 오경택, 이신구, 조상필(두산중공업), 김익수(두산밥콕)
나노물질 합성을 위한 삼중 직류 플라즈마 토치 시스템김태희, 이용희, 김민석, 오정환, 최수석(제주대)
RAI연소로 내 열교환관 표면 온도 분포에 대한 실험적 연구윤지훈, 오정록, 김보근, 오남균, 최종균, 신동훈(국민대)
메탄/에틸렌-공기 혼합물의 구형예혼합화염에서 압력의 영향김희준, 박정(부경대), 권오붕, 이대근(KIER), 김승곤, 곽영태, 정석호(KAUST)
축산 유래 바이오매스의 연소특성 파악을 위한 실험적 연구김혜수, 박혜민, 목진성, 정수화(KITECH), 황정호(연세대), 최석천, 이은도(KITECH)
상용급(300 kWth) 무산화 균일가열 초과엔탈피 연소기 개발이민정,이은경,정우남,노동순(KIER) 이창희(㈜ 세화이앤씨), 강법성(㈜삼우에코)
Lab Scale 선회식 무화염 연소의 공기 및 메탄 연료 노즐 위치에 따른 로 내 온도 및 화학종 분포에 대한 실험적 연구신태곤, 신재삼, 오남균, 최종균, 신동훈(국민대)
천이 및 난류영역에서 부상화염의 유동특성에 관한 연구방승환, 이병준(영남대), 정석호(KAUST)
고에너지 물질의 핫 스팟 기반 충격파-폭굉 천이 현상해석과 실험적 검증김유천, 여재익(서울대)
배기가스 내부재순환 및 급속 혼합기술이 적용된 연소기에서 공기 및 가스 유속이 NOx 저감에 미치는 실험적 연구박주용, 홍원호, 박재언((주)수국)
예혼합 합성가스 충돌 제트 화염의 열음향 불안정성 Part 3: Feedback mechanism김슬기, 조서희, 이기만(순천대)
단입자 바이오매스 펠릿의 연소과정 상세 분석박혜민(성균관대), 김혜수(연세대), 목진성(KITECH), 류창국(성균관대), 최석천(KITECH)
16:20~
18:00(100분)
세션 18: 가스터빈Ⅲ 좌장: 이복직 세션 19: 공해물질 좌장: 양 원 세션 20: 고체연료연소Ⅱ 좌장: 박 정
상호작용하는 두 스월 안정 화염에서 발생하는 준임계 분기 현상이지호(KAIST), 박준형, 한동식(두산중공업), 김규태(KAIST)
미세먼지 원인물질 (TPM+Precursor) 배출현황 조사 및 저감방안 검토유호현, 박태준(인하대), 우경택, 김동민, 유현석, 손화승, 이중성(한국가스공사), 이창언 (인하대)
목질계 및 초본계 바이오매스의 열분해 특성 및 비표면적 확장 특성에 관한 연구김경민, 박경원, 전기태, 전충환(부산대)
스월연소기에서 저온 플라즈마가 인가된 메탄/공기 예혼합화염의 희박가연한계 확장김경택(UNIST), 김동민, 유현석(한국가스공사), 유춘상(UNIST), 권오붕, 박정(부경대), 정석호(KAUST)
가압순산소 연소조건에서 NOx/SOx 저감 및 CO2 포집을 위한 FGC-CPU 시스템 해석연구이호수, 이용운, 채태영, 테페라 젤라렘 튬사, 양원(KITECH)
120 MWe 우드펠릿 전소 보일러의 미분도에 따른 미연탄소 및 NOx 배출 특성 CFD 해석유승한, 박진제, 김민수, 이지석, 류창국(성균관대)
모델 가스터빈 연소기에서 희박 예혼합 저선회 화염의 연소불안정 특성구자헌, 제갈현욱, 문기훈, 김규태 (KAIST)
디젤 대용 연료의 예혼합 화염에서 바이오 연료 첨가가 질소산화물 생성에 미치는 영향이기용(안동대)
열중량 분석을 통한 바이오매스 주 성분 조성 예측 및 열분해 모델링김희윤, 김민수, 류창국(성균관대)
LES를 이용한 저선회 연소기의 비반응 유동 구조 분석정황희, 이복직(GIST), 한민석, 이기만(순천대)
충격파 전달 폭굉에 의한 고폭약 내 금속입자의 후 연소 효과 연구최상훈(서울대), 김보훈(California Institute of Technology), 여재익(서울대)
저선회 연소기의 난류생성판 RRBT에 따른 난류강도와 유동장 변화 연구한민석, 이희도, 김주한, 이기만(순천대)
직류전기장이 인가된 쌍둥이 전선위로 전파하는 화염 거동에 대한 실험적 연구박순호(부경대), 윤진한, 길상인(KIMM), 권오붕, 박정(부경대), 임인권(명지대), 정석호(KAUST)
11. 23(금) 제 1 발표장(에메랄드A) 제 2 발표장 (에메랄드B) 제 3 발표장(사파이어A) 제 4 발표장 (사파이어B) 제 5 발표장(보드룸C)
10:50~
12:10(80분)
세션 11: 가스터빈Ⅱ 좌장: 김대식 세션 12: 석탄연소 Ⅲ 좌장: 전충환 세션 13: 내연기관Ⅱ 좌장: 오승묵 세션 14: 버너/연소기 좌장: 김민국 특별세션 6: 가압순산소연소 II 좌장: 이대근
다중 가스터빈 연소기에서 Cross-Talk을 통한 음향 상호작용문기훈, 제갈현욱, 구자헌, 김규태(KAIST)
500MWe 표준석탄화력 보일러 CFD 해석의 격자 민감도 상세 분석조현빈, 강기섭, 류창국(성균관대) 안현수, 고영건(두산중공업)
경량 터보차저와 늦은 흠기밸브 전략의 적용이 가솔린엔진의 연비에 미치는 영향박찬수(KAIST), Motoki Ebisu(Mitsubishi), 배충식(KAIST)
연료 내부재순환 구조에 따른 NOx 저감 효과 연구권민준, 김대해(KITECH), 배성우(전북대), 김세원(KITECH)
Oxy-CFB 기술개발 현황과 전망양창원, 김영두, 방병열, 문지홍, 문태영, 조성호, 이재구, 이은도(KITECH)
모델 가스터빈 연소기에서의 연료 및 공기 유량에 따른 연소불안정 특성에 관한 실험적 연구곽상혁, 주성필, 김성헌, 최재홍, 윤영빈(서울대)
이중스월버너가 장착된 16kWth급 연소로내에서 우드펠릿과 미분탄 혼소 및 ETV 화염이 NOx 저감과 연소 특성에 미치는 영향김기범, 최민성, 리신줘, 덩카이원, 박예슬(부산대), 서민석(동서발전), 최경민(부산대)
DDFS조건에서의 희박 PRF/공기 혼합물의 점화에 대한 분할 분사의 효과에 관한 직접수치모사김종학, 유광현(UNIST), 정석호(KAUST), 유춘상(UNIST)
가압 가스화기 기동용 디젤-O2 버너의 확산화염 연소 특성 분석박종근, 류창국(성균관대), 이성호(컴버스텍), 정우현(고등기술연구원)
직화식 초임계 이산화탄소 발전사이클의 열역학적 성능 해석정우남, 이대근, 노동순, 곽영태, 김승곤, 이민정, 고창복, 이은경, 김남수, 심근선(KIER)
스트로할 수를 이용한 파동간섭 메커니즘의 무차원화이태송(KAIST), 박준형, 한동식(두산중공업), 김규태(KAIST)
약점결탄의 탈휘발 과정과 촤(char)연소특성 및 회 점착성에 관한 연구이대균, 김승모(부산대), 오동훈, 유형주(중부발전), 전충환(부산대)
중속 디젤엔진 저부하 및 가속성능 향상 연구박태형, 김기두, 윤욱현(현대중공업)
구리전선을 통해 전파하는 화염에 대한 교류전기장 인가 효과강민성, 박순호(부경대), 길상인, 윤진한(KIMM), 권오붕, 박정(부경대), 정석호(KAUST)
가압순산소연소 기반 화력 발전 성능평가를 위한 해석적 연구박근영, 양원, 이용운, 이동현(성균관대/KITECH)
액체연료 파일롯 확산 화염에서 나타나는 저주파 연소불안정 모드 분석이정재, 안병욱(KAIST), 정승채(한화에어로스페이스), 김규태(KAIST)
유동층 보일러에서 사용되는 저등급탄의 마모 특성 연구이동방(부산대), 김민우, Hairui Yang, Xiwei Ke(Tsinghua Univ.), 전충환(부산대)
GDI 인젝터 분무 패턴에 따른 PN 배출 특성의 수치연구양시원, 송재천, 차성철(현대케피코)
좁은 간격의 원반형 버너에서 주입구의 구조가 화염 전파 양상에 미치는 영향장혜진, 김남일(KAIST)
가압 순산소 연소 공정의 간접접촉식 응축기를 통한 배가스 내 NOx 저감 연구최솔비, 목진성, 류창국(성균관대), 양원(KITECH), 최석천
12:10~13:20 점 심 식 사
13:20~13:50 [초청 강연] 우리 삶을 변화시킬 수소 에너지 - 안국영 박사 / KIMM, 한국수소 및 신에너지학회 회장 좌장: 여재익(서울대)
13:50~14:20 [초청 강연] 가전산업의 친환경 고효율 연소제품 기술동향 - 황인수 전무 / 경동나비엔 R&D 본부장 좌장: 황상순(인천대)
11.24(토) 산학연 패널토론 좌장: 이 기 만
1 이종호, 김양호 외 다수(LG전자)
2 박유찬, 오성균, 차성익, 배주현, 도형록(서울대)
3 박정현, 박수한(전남대)
4 강종대, 이지영, 박성욱(한양대)
5송호영, 이민호, 김기호, 이정민(한국석유관리원), 김홍집(충남대)
6 황재순, 김호윤(KISTI)
7 안형준, 김동희, 이영재(KITECH)
8 CLEMENCE RUBIELLA, 도형록(서울대)
9박진,정우석,이동헌,김홍집(충남대) 정기성,유춘상(UNIST)
10 차천륜, 이호연, 황상순(인천대)
11 이민경, 김정환, 길성희, 문종삼(한국가스안전공사)
12 이경은, 김정환, 하유진, 길성희, 문종삼(한국가스안전공사)
13 김정환, 이민경, 길성희, 조영도, 문종삼(한국가스안전공사)
14 하유진, 김정환, 길성희, 이경은(한국가스안전공사)
15 한원국, 임상식, 송보희, 길성희, 조영도(한국가스안전공사)
16 이다은, 김정환, 길성희, 조영도, 문종삼(한국가스안전공사)
17 조서희, 김슬기, 이기만(순천대)
18 임상식, 길성희, 조영도, 문종삼(한국가스안전공사)
19 안명근, 임대홍, 김태성, 윤영빈(서울대)
20 박주원, 박상환, 윤성환, 최재혁, 김종수(한국해양대)
21 이진, 이재훈, 김홍철(한국가스안전공사)
제 57회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집(2018년도 추계학술대회)
충격파 전달 폭굉에 의한 고폭약 내 금속입자의 후 연소 효과 연구
최상훈*․김보훈**․여재익*†
Study of Solid Particles Afterburning Effect in High Explosives Driv-
en by Shock Induced Detonation
Sanghun Choi*, Bohoon Kim**, Jai-ick Yoh*†
ABSTRACT
Numerical analysis of mesoscale simulation was performed considering the geometry
of reactive metal particles in thermobaric explosive. The behavior of circular aluminum
particles and polygonal copper particles in the RDX was investigated through interac-
tion with explosives. As the shock wave collides with the solid particles, the particles
are deformed and various waves such as rarefaction, expansion wave, and shock are
superimposed. In this process, RDX is rapidly burned by detonation, while reactive
metal particles are burned slowly through deflagration process, which leads to after-
burning effects.
Key Words : Afterburning of Solid Particles, Heterogeneous Energetics, Thermobarics,
Shock-Particle Interaction, Numerical Analysis
고폭약으로 대표되어지는 고에너지 물질은 충
격으로 연소될 때 순간적으로 매우 높은 압력,
온도를 발생시키는 폭굉(Detonation) 반응이 수
반되어 진다. 이러한 물질은 대표적으로 RDX
(C3H6N6O6), HMX(C4H8N8O8)와 같은 물질을
포함하게 되는데 폭굉 반응 시 대부분의 반응을
주도 하게 된다. 하지만 이러한 화약은 매우 빠
르게 반응하게 되므로 RDX 혹은 HMX와 같은
화약에 Binder와 반응 금속 물질을 넣어서 열
폭압 성능을 극대화 시키게 된다. 먼저 충격파가
폭굉으로 천이 되면서 화약이 폭굉 반응에 의해
서 급격하게 열에너지를 방출하게 된다. 이때 금
속 입자가 화약과의 상호작용을 통해 화약의 열
에너지를 흡수하고 활성화 에너지 이상의 에너지
를 공급받아 천천히 반응하는 되는 폭연(Deflag
ration) 반응이 발생한다. 따라서 열 폭압 폭약에
서 반응 금속 입자의 함유량이 높을수록 폭굉 속
도로 대표되는 초기 반응 속도가 함유량이 적을
때 보다 비교적 느린 것을 관찰 할 수 있다. 대
신 반응 금속 입자가 후 연소 되면서 화약이 다
타버린 상태에서도 꾸준히 열에너지를 공급하게
되어 금속 반응 입자가 없을 때 보다 장시간 연
소하여 더 강력한 폭압 성능을 보여 주게 된다.
금속 첨가물은 대표적으로 알루미늄, 텅스텐, 구
리 등이 있으며 이러한 후 연소 효과 때문에 폭
약의 정밀한 성능 수치해석을 위해서는 반응 모
델 및 그 특성에 대한 연구가 요구된다. 기존의
연구는 이러한 금속 첨가물 개별의 특징을 고려
하지 않고 연속체 가정을 통해 하나의 물질로 생
각하여 반응 모델 및 반응 계수를 찾는 연구가
진행되어 왔다. 따라서 RDX혹은 HMX에 의해
주도 되어지는 화약의 초기 특성인 폭굉 속도 및
폭압은 정밀하게 예측이 가능하나 후 연소 효과
에 대한 구체적인 분석은 어려움이 있었다.
B. Kim 등[1]의 연구에 따르면 알루미늄이 대
량으로 함유된 고폭약에 대한 반응 모델을 찾고
Blast 실험을 통해 알루미늄이 포함되었을 때 효
과를 나타내고 있다. Mehta 등[2]은 미리 설정
한 복잡한 화약의 초기형상을 해석하여 공극과
화약간의 상호작용 분석을 진행하였으며 Hot
spot모델을 활용하여 초기 점화에 대한 정밀한
수치해석을 진행하였다. 김창기 등[3]은 TNT내
에서의 알루미늄의 후 연소 반응을 모델링을 연
구하였다. 하지만 개별 입자의 반응 모델 및 유
체-고체 상호작용을 통한 분석이 아닌 알루미늄
* 서울대학교 기계항공공학부
** Graduate Aerospace Laboratories,
California Institute of Technology
† 연락저자, [email protected]
TEL : (02)880-1507 FAX : (02)-882-1507
제 57회 KOSCO SYMPOSIUM 초록집(2018년도 추계학술대회)
의 정밀한 연소모델을 바탕으로 수치 해석적 연
구를 진행하였다. 알루미늄 입자의 군집 효과를
고려한 연구는 Zhang. Fan 등[4]에 의해 수행되
었다.
선행연구를 종합하여 보면 기존까지의 연구는
금속 첨가물 개별의 특징을 고려하지 않고 연속
체 가정을 통해 하나의 물질로 생각하여 반응 모
델 및 반응 계수를 찾는 연구가 진행되어 왔다.
따라서 화약의 초기 특성인 폭굉 속도 및 폭압은
정밀하게 예측이 가능하나 금속입자의 후 연소
효과에 대한 구체적인 분석은 어려움이 있다.
본 연구에서는 화약을 기저로 하는 도메인에서
반응 금속 입자를 연속체 가정으로 설정하고 반
응 모델과 상태방정식의 계수를 바꿔서 풀게 되
는 것이 아닌 반응 금속 입자의 초기형상을 직접
적으로 고려한 메조스케일 분석을 진행한다. 매
우 급격하게 반응하는 화약에서 충격파와 금속
반응 입자가 부딪히게 되면 충격파 면이 고체 입
자의 형상을 따라 뒤틀리고 반사되게 되며 반사
파 및 압력의 감쇄 등을 동반한 복잡한 유동 구
조를 형성하게 된다. 충격파면의 불규칙함뿐만
아니라 금속입자도 역시 충격파에 의해 입자가
급속도로 변형이 되게 된다. 또한 화약의 열에너
지로 인해 금속입자도 반응하게 되고 반응열을
방출하게 된다. 이렇게 매우 복잡한 일련의 상호
작용이 발생하기 때문에 이에 대한 실험적 분석
이 쉽지 않다. 따라서 수치 해석적 연구 진행을
통해 이러한 현상에 대한 분석을 진행하였다.
본 연구에서는 열폭압 화약의 조성을 개개의
물질로 보고 상호작용을 살펴보았으며 본 연구에
서 대상으로 분석한 화약은 RDX 기반의 알루미
늄 입자가 포함된 화약(50 wt.% RDX, 35 wt.%
Al, 15wt.% HTPB)와 RDX 기반의 구리 입자가
포함된 화약(50 wt.% RDX, 35 wt.% Cu, 15 wt.%
HTPB)을 대상화약으로 선정하여 수치 해석적
풀이를 진행하였다. 이때 HTPB는 Binder로 해
석 도메인 설정 시 해당 물질의 비율을 무시하고
RDX 함유량에 포함시켜서 풀이를 진행하였다.
오일러리안(Eulerian) 기반 하이드로다이나믹스
솔버(Hydrodynamics solver)를 사용하여 해석을
진행하였으며 라그랑지안(Lagrangian) 기반의
레벨셋 기법(Level set method)과 GFM(Ghost
Fluid Method)를 사용하여 여러 물질을 고려한
풀이를 진행하였다. RDX에 대한 지배방정식은
기체 상태를 고려한 오일러 방정식을 사용하였다.
이때 반응 금속 입자는 고체에 대한 지배방정식
을 풀게 되는데 유체-고체 상호작용(Fluid
Structure Interaction)을 고려하기 위해 오일러
방정식에 응력과 EPS(Effective Plastic Strain)
함께 고려한 지배방정식을 사용하였다. 이때 금
속입자도 반응하게 때문에 금속입자에 대한 반응
식도 함께 풀어 주었다. 따라서 금속입자의 반응
정도와 입자의 변형을 모두 살펴 볼 수 있다.
다음 식들은 하이드로다이나믹 전산 모사에 필
요한 방정식들이다. 수식(1)은 오일러 방정식이
고 금속 입자의 경우에는 수식(1)에 응력, 변형
률 관련 수식도 함께 사용하였다. 또한 이외에도
상태방정식(Equation of state)은 폭약의 압력 묘
사에 적합한 JWL식을 사용하여 압력 모델링을
진행하였다. 수식(2)는 RDX에 대한 KYP(Kim-
Yoh-Park) 반응 모델을 나타낸 것이며 폭굉 반
응을 묘사한다. 수식(3)은 알루미늄 및 구리 같
은 반응 금속에 대한 폭연반응을 모델링하는
Arrhenius식을 나타낸다.
U E F
S Ut r z
r
z
u
U u
E
2
( )
z
z r
z
z
z
u
u u
u pF
u E p
u
2
( )
r
r
r z
r
r
u
u p
u uE
u E p
u
(1)
(1 ) (1 )a bdI G P
dt
0
1
(2)
aexp( E / RT)(1 )d
Zdt
(3)
이때 RDX의 CJ 조건에서의 값들과 반응모델
에서의 반응계수는 Table 1에서 서술되어 있는
것과 같다. 여기서 I와 a는 폭굉의 착화의 민감
도에 관련한 항이고 G와 b는 폭굉이 발전되는데
연관 되어있는 항이다.
Table 1 RDX detonation model parameters
Chemical kinetics
I(s-1) 5.8x107
a 4.0
G(s-1Mbar-b) 2.4x106
b 1.1
유체-고체를 동시에 풀게 되므로 유체와 고체
경계면을 Level set method를 사용하여 나타내
었다. 이는 분할격자인 오일러리안 솔버에서 레
벨의 움직임을 통해 라그랑지안 솔버처럼 경계면
의 움직임 추적을 가능하게 해준다. 아래 식(4)
는 Level set 방정식을 나타낸다.
0r zu ut r z
(4)
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Fig. 1. Shape deformation of single circular
aluminium due to the shock wave.
Fig. 1은 원형의 단일 알루미늄 입자가 충격파
에 의해 변형되는 것을 보여준다. 충격파가 알루
미늄 입자에 닿게 되고 충격파로 인해 납작해 지
는 모습을 볼 수 있다. 폭굉파 전파속도에 대해
자세히 살펴보게 되면 먼저 기저로 깔려있는
RDX와 알루미늄의 밀도차는 약 1.68배로 알루
미늄이 근소하게 높다. 알루미늄의 음속은
5500m/s 정도이며 RDX는 알루미늄보다 낮은
음속을 가진다. 첫번째로 보이는 주요한 충격파
는 RDX가 반응하면서 생기는 폭굉파이며 약
7800m/s이다. 따라서 알루미늄 내부에서 폭굉파
가 진행될 때 음속보다 이미 빠른 상태로 전파되
고 있는 상태이므로 폭굉 앞면을 보았을 때 알루
미늄에서 파면 진행속도는 RDX일경우보다 크게
차이가 나지는 않는다. 또한 RDX의 반응열에 의
해 폭굉속도가 형성되지만 알루미늄 내부에서는
반응열이 RDX에 비해 훨씬 낮게 되므로 밀도가
높은 알루미늄에서 전파속도가 더 심하게 빨라지
지 않고 비교적 고른 전파면을 유지하면서 진행
하게 된다. 하지만 첫번째로 나가는 충격파 뒤에
반사되는 팽창파는 RDX와 알루미늄의 음속으로
전파되기 때문에 각 매질에서 서로 다른 속도로
전파되는 것을 확인할 수 있다. 따라서 이 경우
는 알루미늄에서의 팽창파가 더 빠른 것을 볼 수
있다.
Fig. 2과 Fig. 3은 각각 알루미늄 입자와 구리
입자가 랜덤하게 RDX위에 분포되어 있는 것을
확인할 수 있다. 이때 알루미늄의 경우는 그 크
기와 위치를 랜덤하게 분포 시키고 그에 대한 레
벨을 설정하여 물성치를 부여하였다. 구리의 경
우는 다소 복잡한데, 원형이 아닌 다각형을 랜덤
하게 분포 시키므로 다각형의 각 수, 꼭지점에서
의 각도, 변의 길이, 다각형 위치를 랜덤하게 설
정하고 레벨을 부여 하였다.
Fig. 2. Randomly distributed aluminum particles
in RDX explosive
Fig. 3. Randomly distributed copper particles in
RDX explosive
Fig. 4는 구리가 함유된 원형 고폭약의 폭굉
반응을 보여주는 그림이다. Fig. 3과 Fig 4에서
원통형태와 구 형태의 폭약 형태를 제시하였고
금속입자 첨가물로는 알루미늄과 구리 첨가물에
대한 그림을 보여줬다. 그 중 가장 복잡한 구조
의 구형 구리 폭약에 대한 시뮬레이션 그림이다.
맨 위 사진은 압력에 대한 Contour를 나타낸다.
RDX로 인해 형성된 폭굉파가 복잡한 형태의 금
속 알갱이와 충돌하면서 반사파를 만들어 내고
이러한 반사파와 충격파, 팽창파들이 중첩되면서
매우 복잡한 형상의 후류 파면을 만들어 내는것
을 확인할 수 있다. 이때 최대 폭굉 압력은 약
35GPa로 RDX의 Rate stick 시뮬레이션을 통해
나온 폭굉 압력과 매우 유사한 것을 확인할 수
있다. 두번째 행에 있는 Contour는 RDX에 대한
생성물 질량 분율을 나타낸다. 이때 고에너지 물
질인 RDX는 반응이 매우 급격하게 일어나므로
질량분율 0과 1 사이는 폭굉 전면에서 매우 좁
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은 구간에서만 관찰 가능하다. 세번째 행에 있는
Contour는 구리에 대한 생성물 질량분율을 나타
낸다. 매우 급격하게 반응해서 반응물이 바로 생
성물로 변하는 RDX와는 달리 전체적인 질량분
율이 0.01정도록 매우 작은 것을 확인할 수 있
다. 이는 RDX에 비해 구리가 폭연 반응에 의해
서 매우 느리게 반응하는 후 연소 반응이 발생함
을 의미한다. RDX는 us단위에서 반응이 일어나
지만 구리의 반응이 전부 생성물이 되려면 ms단
위의 시간이 필요한 것을 알 수 있다. 또한 이때
10us부터 폭굉이 완전히 전개되는데 20us에서
의 구리 질량분율을 보았을 때 폭굉으로 완전히
천이 된 중간부터 구리 질량분율이 높은 것을 알
수 있다.
후 기
본 연구는 국방과학연구소(ADD)와 서울대학교
차세대 우주추진 연구센터와 연계된 미래창조과
학부의 재원으로 한국연구재단의 지원을 받아 수
행한 선도연구센터지원사업(NRF-2013R1A5A10
73861)의 연구 결과입니다.
참고 문헌
[1] B. Kim, J. Park, K. Lee and J.J. Yoh, “A
reactive flow model for heavily aluminized
cyclotrimethylene-trinitramine”, Journal of
Applied Physics, Vol. 116, No. 2, 023512,
2014, 023512.
[2] Mehta, Y., Jackson, T.L., Zhang, J. and
Balachandar, S., "Numerical investigation of
shock interaction with one-dimensional trans-
verse array of particles in air", Journal of Ap-
plied Physics, Vol. 119, No. 10, 104901, 2016.
[3] Chang-Kee Kim, James G Moon, Jun-Sik
Hwang, Ming-Chia Lai, Kyung-Su
Im,”Afterburning of TNT explosive products in
air with aluminium particles”, 46th AIAA Aero-
space Sciences Meeting and Exhibit, AIAA
2008-1029, Reno, 2018.
[4] Zhang F., Gerrard K., Ripley R., Tanguay
V., “Unconfined aluminum particles-air deto-
nation.”, 26th International Symposium on
Shock Waves, Berlin, 2007.
Fig. 4. Pressure, explosive material product mass fraction, copper product mass fraction contour of
the copperized spherical explosive at 5us, 10us, 15us, 20us.