• Journal of the Korean Wood Science and Technology
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• 제10권1호
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• pp.5-37
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• 1982

건축물(建築物)의 내장(內裝)에 많이 사용(使用)하고 있는 합판(合板)은 가열성(可燃性) 물질(物質)로서 각종(各種) 대형화재(大型火災)로 수발(受發)하여 많은 인명(人命)과 재산(財産)의 손실(損失)을 초래(招來)하고 있다. 따라서 이로 인(因)한 피해(被害)를 최대한(最大限)으로 줄이기 위(爲)하여, 내화합판제조(耐火合板製造)의 필요성(必要性)이 절실(絶實)히 요구(要求)되며 또한 내화합판제조(耐火合板製造)에서 우선적(優先的)으로 해결(解決)해야 될 합판(合板)의 재건조(再乾燥)에 관(關)해서 연구(硏究)할 필요(必要)가 있다고 생각한다. 본(本) 연구(硏究)에서는 3.5mm 얇은 5.0mm 두꺼운 합판(合板)에 Ammonium sulfate, Mono -ammonium phosphate, Di - ammonium phosphate, Borax - boric acid, Minalith 및 Water를 1, 3, 6 및 9 시간(時間)으로 처리하고 90, 120 및 $150^{\circ}C$ 등(等)으로 열판건조(熱板乾燥)를 실시한 후(後), 건조곡선(乾燥曲線), 건조율(乾燥率), 내화제(耐火劑)의 흡수율(吸收率), 비중(比重)(용적중(容積重)) 및 내화도(耐火度) 등(等)을 연구검토(硏究檢討)한 결과(結果)를 요약(要約)하면 다음과 같다. (1) Borax-boric acid와 Minalith 처리시간(處理時間)이 증가(增價)함에 따라 양액(藥液) 흡수량(吸收量)율(率)이 증가(增加)하는 경향(傾向)이 뚜렷이 하였으나 수분처리(水分處理) 흡수량(吸收量)율(率)에는 미치지 못 하였다. (2) 합판(合板)의 단위용적당(單位容積當) 약액(藥液) 흡수량(吸收量)은 일정시간(一定時間)의 처리(處理)에 있어서 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)이 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)보다 높았으며 가장 높은 흡수량(吸收量)은 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)에서 9시간(時間)을 처리(處理)하였을 때 Ammonium sulfate에서 1.353kg/$(30cm)^3$의 치(値)를 나타내었고 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서는 역시(亦是) 9시간(時間)의 처리(處理)에서 Ammonium sulfate의 1.356kg/$(30cm)^3$의 치(値)를 얻었다. (3) 약액처리(藥液處理) 후(後)의 합판(合板)의 용적중(容積重)은 처리(處理) 전(前)보다 뚜렷하게 상승(上昇)하였으나 열판건조(熱板乾燥) 후(後)에는 다시 용적중(容積重)의 치(値)가 하락(下落)하였는데 약액처리(藥液處理) 전(前)보다는 약간 높은 경향(傾向)을 나타내었다. (4) 약액처리합판(藥液處理合板)의 두께팽창율(膨脹率)은 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)과 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서 모두 1시간(1時間)과 3시간(時間) 처리(處理)에서 팽창율(膨脹率)의 증가(增加)가 수분처리(水分處理)와 비슷한 경향(傾向)을 보였으나 처리시간(處理時間)이 6시간(時間) 이상(以上)으로 연장(延長)되면서 약액처리합판(藥液處理合板)보다 수분처리합판(水分處理合板)의 두께 팽창율(膨脹率)이 급상승(急上昇)하여 뚜렷하게 높은 치(値)를 나타내었는데 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서 더욱 큰 치(値)를 보였다. (5) 열판건조(熱板乾燥) 후(後)의 두께 수축율(收縮率)도 팽창율(膨脹率)과 똑같은 경향(傾向)을 나타내었으며 두께 5.0mm의 합판(合板)에서는 약액처리시간(藥液處理時間)이 증가(增加)함에 따란 수축율(收縮率)이 뚜렷하게 상승(上昇)하는 경향(傾向)을 모든 처리약액(處理藥液)과 수분처리(水分處理)에서 나타내었다. (6) 건조곡선(乾燥曲線)은 1시간(時間)과 3시간(時間)의 처리(處理)를 제외(除外)하고 두께에 관계(關係)없이 6시간(時間) 이상(以上)의 처리(處理)에서 모두 수분처리합판(水分處理合板)의 건조곡선(乾燥曲線)이 약액처리합판(藥液處理合板)의 곡선(曲線)보다 상위(上位에 위치(位置)하였다. (7) 처리합판(處理合板)의 두께에 따른 건조율(乾燥率)은 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)의 경우(境遇), 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서 얻은 건조율(乾燥率)보다 거의 두 배(倍) 이상(以上)의 치(値)를 나타내어 얇은 합판(合板)이 두꺼운 합판(合板)보다 건조효과(乾燥效果)가 뚜렷하게 높았다. (8) 건조온도(乾燥溫度)에 따른 건조율(乾燥率)은 열판온도(熱板溫度)가 상승(上昇)함에 따라 뚜렷하게 상승(上昇)하였으며 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)의 경우(境遇) 열판온도(熱板溫度) 90, 120 및 $150^{\circ}C$에서 각각(各各) 1.226%/min., 6.540%/min., 25.752%/min, 였고 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서는 각각(各各) 0.550%/min, 2.490%/min., 8.187%/min.를 나타내었다. (9) 약액별(藥液別) 건조율(乾燥率)은 열판온도(熱板溫度) $120^{\circ}C$로 건조(乾燥)하였을 때 두께 3.5mm의 얇은 합판(合板)에서 Mono-ammonium phosphate가 가장 높은 경향(傾向)을 나타내었고 두께 5.0mm의 두꺼운 합판(合板)에서는 Di-ammonium phosphate가 가장 높은 경향(傾向)을 나타내었으나 처리시간(處理時間) 6기간(時間) 이후(以後)에는 수분처리합판(水分處理合板)의 건조율(乾燥率)이 더 높았다. (10) 약액처리합판(藥液處理合板)의 내화도(耐火度)는 측정(測定)된 중량감소율(重量減少率), 착염시간(着炎時間), 잔염시간(殘炎時間), 이면(裏面)의 탄화율(炭火率)을 통(痛)하여 수분처리합판(水分處理合板)이나 미처리합판(未處理合板)보다 뚜렷하게 높았다. (11) 내화약제간(耐火藥劑間) 내화효과(耐火效果)는 Di-ammonium phosphate가 가장 우수(優秀)하였고 다음은 Mono-ammonium phosphate와 Ammonium sulfate이며 Borax-boric acid와 Minalith는 가장 불량(不良)하였다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2011년도 제36회 춘계학술대회논문집
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• pp.1-2
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• 2011

Hybrid rockets have lately attracted attention as a strong candidate of small, low cost, safe and reliable launch vehicles. A significant topic is that the first commercially sponsored space ship, SpaceShipOne vehicle chose a hybrid rocket. The main factors for the choice were safety of operation, system cost, quick turnaround, and thrust termination. In Japan, five universities including Hokkaido University and three private companies organized "Hybrid Rocket Research Group" from 1998 to 2002. Their main purpose was to downsize the cost and scale of rocket experiments. In 2002, UNISEC (University Space Engineering Consortium) and HASTIC (Hokkaido Aerospace Science and Technology Incubation Center) took over the educational and R&D rocket activities respectively and the research group dissolved. In 2008, JAXA/ISAS and eleven universities formed "Hybrid Rocket Research Working Group" as a subcommittee of the Steering Committee for Space Engineering in ISAS. Their goal is to demonstrate technical feasibility of lowcost and high frequency launches of nano/micro satellites into sun-synchronous orbits. Hybrid rockets use a combination of solid and liquid propellants. Usually the fuel is in a solid phase. A serious problem of hybrid rockets is the low regression rate of the solid fuel. In single port hybrids the low regression rate below 1 mm/s causes large L/D exceeding a hundred and small fuel loading ratio falling below 0.3. Multi-port hybrids are a typical solution to solve this problem. However, this solution is not the mainstream in Japan. Another approach is to use high regression rate fuels. For example, a fuel regression rate of 4 mm/s decreases L/D to around 10 and increases the loading ratio to around 0.75. Liquefying fuels such as paraffins are strong candidates for high regression fuels and subject of active research in Japan too. Nakagawa et al. in Tokai University employed EVA (Ethylene Vinyl Acetate) to modify viscosity of paraffin based fuels and investigated the effect of viscosity on regression rates. Wada et al. in Akita University employed LTP (Low melting ThermoPlastic) as another candidate of liquefying fuels and demonstrated high regression rates comparable to paraffin fuels. Hori et al. in JAXA/ISAS employed glycidylazide-poly(ethylene glycol) (GAP-PEG) copolymers as high regression rate fuels and modified the combustion characteristics by changing the PEG mixing ratio. Regression rate improvement by changing internal ballistics is another stream of research. The author proposed a new fuel configuration named "CAMUI" in 1998. CAMUI comes from an abbreviation of "cascaded multistage impinging-jet" meaning the distinctive flow field. A CAMUI type fuel grain consists of several cylindrical fuel blocks with two ports in axial direction. The port alignment shifts 90 degrees with each other to make jets out of ports impinge on the upstream end face of the downstream fuel block, resulting in intense heat transfer to the fuel. Yuasa et al. in Tokyo Metropolitan University employed swirling injection method and improved regression rates more than three times higher. However, regression rate distribution along the axis is not uniform due to the decay of the swirl strength. Aso et al. in Kyushu University employed multi-swirl injection to solve this problem. Combinations of swirling injection and paraffin based fuel have been tried and some results show very high regression rates exceeding ten times of conventional one. High fuel regression rates by new fuel, new internal ballistics, or combination of them require faster fuel-oxidizer mixing to maintain combustion efficiency. Nakagawa et al. succeeded to improve combustion efficiency of a paraffin-based fuel from 77% to 96% by a baffle plate. Another effective approach some researchers are trying is to use an aft-chamber to increase residence time. Better understanding of the new flow fields is necessary to reveal basic mechanisms of regression enhancement. Yuasa et al. visualized the combustion field in a swirling injection type motor. Nakagawa et al. observed boundary layer combustion of wax-based fuels. To understand detailed flow structures in swirling flow type hybrids, Sawada et al. (Tohoku Univ.), Teramoto et al. (Univ. of Tokyo), Shimada et al. (ISAS), and Tsuboi et al. (Kyushu Inst. Tech.) are trying to simulate the flow field numerically. Main challenges are turbulent reaction, stiffness due to low Mach number flow, fuel regression model, and other non-steady phenomena. Oshima et al. in Hokkaido University simulated CAMUI type flow fields and discussed correspondence relation between regression distribution of a burning surface and the vortex structure over the surface.