KR20200023008A - Selectively Optical Absorption based Dye Coating Optical Igniters and Solid Propellant for Rocket Having the Same and System and Method for Igniting Remote - Google Patents

Selectively Optical Absorption based Dye Coating Optical Igniters and Solid Propellant for Rocket Having the Same and System and Method for Igniting Remote Download PDF

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KR20200023008A KR1020180099333A KR20180099333A KR20200023008A KR 20200023008 A KR20200023008 A KR 20200023008A KR 1020180099333 A KR1020180099333 A KR 1020180099333A KR 20180099333 A KR20180099333 A KR 20180099333A KR 20200023008 A KR20200023008 A KR 20200023008A
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Abstract

The present invention relates to a dye-coated light igniting agent using a selective light absorption degree, which enables selective light ignition in various environments by forming a light ignition selective layer that absorbs a specific wavelength on a surface of a high-energy material composite. The present invention also relates to a solid propellant for projectiles having the same, a remote ignition system and a remote ignition method thereof. To this end, the dye-coated light igniting agent comprises: a light ignition material layer composed of high energy nano complex powder having a metal fuel and an oxidizing agent and causing ignition and explosion due to chemical energy being converted to thermal energy by energy applied from the outside; and a light ignition selective layer composed of a dye material coated on the surface of the light ignition material layer, selectively increasing the light absorption degree within a specific wavelength, inducing a photothermal reaction of the light ignition material layer to cause ignition and explosion.

Description

선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법{Selectively Optical Absorption based Dye Coating Optical Igniters and Solid Propellant for Rocket Having the Same and System and Method for Igniting Remote}Selectively Optical Absorption based Dye Coating Optical Igniters and Solid Propellant for Rocket Having the Same and System and Method for Igniting Remote}

본 발명은 고에너지물질에 관한 것으로, 구체적으로 고에너지물질 복합체의 표면에 특정 파장을 흡수하는 광점화 선택층을 형성하여 다양한 환경에서 선택적인 광점화가 가능하도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a high-energy material, specifically, a dye-coated light spot using selective light absorption to form a light ignition selective layer absorbing a specific wavelength on the surface of the high-energy material composite to enable selective light ignition in various environments The present invention relates to a topic and a solid propellant for a projectile having the same, and a remote ignition system and a remote ignition method thereof.

일반적으로 고에너지물질(Energetic Materials, EMs)은 금속연료(Fuel Metal)와 산화제(Oxidizer)로 구성되며 외부에서 가해지는 에너지에 의해 내부의 화학에너지가 급격하게 열에너지 및 압력으로 바뀌는 물질이다.In general, high-energy materials (EMs) are composed of metal fuel (Fuel Metal) and oxidizer (Oxidizer), the internal chemical energy is rapidly changed into thermal energy and pressure by the energy applied from the outside.

따라서, 폭발물, 화약, 고체추진제 등으로 주로 이용되고 있으며 특히, 나노스케일(Nanoenergetic Materials, nEMs)의 경우 마이크로스케일(Microenergetic Materials, mEMs)에 비하여 순간적으로 높은 열에너지와 폭발압력을 생성할 수 있기 때문에 최근에 많은 열공학 분야에서 기초 및 응용 연구들이 진행되고 있다. Therefore, it is mainly used as explosives, gunpowder, solid propellants, etc. In particular, nanoenergetic materials (nEMs) can generate high thermal energy and explosion pressure instantaneously compared to microenergetic materials (mEMs). In many fields of thermal engineering, basic and applied studies are underway.

고에너지물질을 점화하는 방법에는 크게 불꽃, 열선, 스파크 등의 열을이용하는 열적 점화방식과 레이저(Laser), 플래쉬(flash) 등의 광원을 이용하는 광학적 점화방식 등이 있다.Methods of igniting high energy materials include a thermal ignition method using heat of sparks, heat rays, sparks, and the like, and an optical ignition method using light sources such as lasers and flashes.

도 1은 고에너지 물질의 다양한 점화 방식을 나타낸 구성도이다.1 is a configuration diagram showing various ignition schemes of high energy materials.

특히, 광학적 점화방식의 경우 온도/압력/습도 등의 환경적인 요인에 의한 영향이 다소 적고 비교적 간단하면서 낮은 전력원으로 점화하기 쉬우며 비교적 원거리 점화가 가능하여 점화장치의 재사용이 가능해 경제적인 이점도 있다.In particular, in the case of optical ignition method, the influence of environmental factors such as temperature / pressure / humidity is somewhat small, relatively simple, easy to ignite with low power source, and relatively long distance ignition is possible, so that the ignition device can be reused. .

레이저를 이용하는 점화방법은 점화 시간과 위치에 대한 한계극복, 벽면으로부터의 열 손실 감소, 연소실 안에서의 다중점화 등의 장점을 갖는다.The ignition method using a laser has the advantages of exceeding the limit on the ignition time and position, reducing heat loss from the wall, and multi-ignition in the combustion chamber.

이러한 이점들은 최종적으로 점화 효율뿐만 아니라 추진체 엔진의 효율을 증가시킬 수 있다. These advantages can ultimately increase the efficiency of the propellant engine as well as the ignition efficiency.

이러한 레이저 점화의 종류는 레이저 열 점화(laser thermal ignition), 레이저에 의한 광화학 점화(laser-induced photochemical ignition), 레이저에 의한 공명 붕괴 점화(laser-induced resonant breakdown ignition) 그리고 레이저에 의한 방전 점화(laser-induced spark ignition) 등으로 크게 나눌 수 있다.These types of laser ignition include laser thermal ignition, laser-induced photochemical ignition, laser-induced resonant breakdown ignition, and laser-fired ignition. -induced spark ignition).

고에너지물질의 광학적 점화를 위해서는 충분한 에너지가 필요한데, 이러한 광에너지를 최소화하면서 비교적 쉽게 나노고에너지물질(nEMs)을 광학적으로 점화할 수 있는 새로운 방식의 점화 기술의 개발이 요구되고 있다.Sufficient energy is required for optical ignition of high-energy materials. It is necessary to develop a new type of ignition technology that can optically ignite nano-energy materials (nEMs) relatively easily while minimizing such light energy.

1)대한민국 공개특허 제10-2015-0116346호1) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2015-0116346 2)대한민국 공개특허 제10-2016-0105186호2) Republic of Korea Patent Publication No. 10-2016-0105186 3)대한민국 등록특허 제10-1804225호3) Republic of Korea Registered Patent No. 10-1804225

본 발명은 종래 기술의 광점화제의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 다양한 파장별 광흡수 특성을 갖는 특정 염료를 코팅한 나노고에너지 복합체 분말을 제조할 수 있도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention is to solve the problems of the prior art light igniter, dye-coated light igniter using a selective light absorbency to prepare a nano-energy composite powder coated with a specific dye having a light absorption characteristic of various wavelengths And a solid propellant for a projectile having the same, and a remote ignition system and a remote ignition method thereof.

본 발명은 나노고에너지 복합체 분말을 특수 염료가 분산된 용액에 침지한 후 건조시킴으로써 특수 염료가 균일하게 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 생성할 수 있도록 하여 광점화제의 제조 공정의 용이성 및 재현성을 확보할 수 있도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to immerse the nano-energy composite powder in a solution in which a special dye is dispersed, and then to dry to produce a nano-energy composite powder coated with a special dye uniformly to ensure the ease and reproducibility of the manufacturing process of the optical tackifier It is an object of the present invention to provide a dye-coated light spotting agent and a solid propellant for a projectile having the same, and a method of remote ignition system and a remote ignition method using the selective light absorption.

본 발명은 다양한 파장별 광흡수 특성을 갖는 특정 염료를 코팅한 나노고에너지 복합체 분말을 제조하여 다양한 출력밀도와 파장을 갖는 가시광영역의 RGB 레이저 광을 조사하여 원거리 점화가 가능하도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention is to produce a nano-energy composite powder coated with a specific dye having a light absorption characteristic of various wavelengths to irradiate the RGB laser light in the visible light region having a variety of output density and wavelength selective light absorption to enable long-distance ignition It is an object of the present invention to provide a dye-coated light spotting agent and a solid propellant for a projectile having the same, and a remote ignition system and a remote ignition method thereof.

본 발명은 고에너지물질 복합체의 표면에 특정 파장을 흡수하는 광점화 선택층을 형성하여 다양한 환경에서 선택적인 광점화가 가능하도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention provides a dye-coated light igniter using a selective light absorption to form a light ignition selective layer absorbing a specific wavelength on the surface of the high-energy material composite to enable selective light ignition in a variety of environments, and solid propellants for projectiles having the same; It is an object of the present invention to provide a remote ignition system and a remote ignition method thereof.

본 발명은 광점화 선택층을 구성하는 염료의 농도가 증가할수록 자외선, 가시광선, 적외선 전 영역 파장에 대한 광 흡수도가 전반적으로 증가하는 특성을 이용하여 원격에서의 선택적인 점화 및 점화 시간과 위치에 대한 한계 극복이 가능하도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.According to the present invention, the selective absorption and the ignition time and the position of the remote are made by using the characteristic that the light absorbance of the ultraviolet, visible and all infrared wavelengths generally increases as the concentration of the dye constituting the light ignition selective layer increases. Disclosure of the Invention It is an object of the present invention to provide a dye-coated light spotting agent and a solid propellant for a projectile having the same, and a method of remote ignition system and a remote ignition method using the selective light absorption to enable the limitation of the present invention.

본 발명은 고에너지물질 복합체의 표면에 특정 파장을 흡수하는 광점화 선택층을 형성하여 다양한 환경에서 광에너지를 최소화하면서 선택적인 광점화가 가능하도록 한 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention provides a dye-coated light igniter using selective light absorbance that forms a light ignition selective layer that absorbs a specific wavelength on the surface of a high-energy material composite to allow selective light ignition while minimizing light energy in various environments. It is an object of the present invention to provide a solid propellant for a projectile and a remote ignition system and a remote ignition method thereof.

본 발명의 다른 목적들은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.Other objects of the present invention are not limited to the above-mentioned objects, and other objects not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제는 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층;상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층;을 포함하는 것을 특징으로 한다.Dye-coated light spotting agent using a selective light absorption according to the present invention for achieving the above object is composed of nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidizing agent to change the chemical energy into thermal energy by the energy applied from the outside A light igniter layer in which ignition and explosion occur; consisting of a dye material coated on the surface of the light igniter layer to selectively increase light absorbance of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer to cause ignition and explosion It characterized in that it comprises a; a light ignition selective layer to occur.

여기서, 광점화 물질층은, 금속 연료 물질로 Al 또는 Mg 또는 Si의 어느 하나가 사용되고, 산화제 분말로 CuO 또는 Fe2O3 또는 KMnO4의 어느 하나가 사용되는 나노 고에너지 복합체 분말인 것을 특징으로 한다.Here, the light-ignition material layer is a nano-energy composite powder in which either Al, Mg, or Si is used as the metal fuel material, and either CuO, Fe 2 O 3, or KMnO 4 is used as the oxidant powder. do.

그리고 광점화 물질층은, 원격에서 조사되는 자외선 영역의 레이저 광 또는 가시광선 영역의 레이저 광 또는 적외선 영역 레이저 광으로 광점화가 이루어지는 것을 특징으로 한다.The light igniting material layer is characterized in that the light ignition is made by laser light in the ultraviolet region, laser light in the visible region, or infrared ray laser light in the remote region.

그리고 광점화 선택층은, N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II),C58H86N8O8RuS2) 또는 RB(rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5) 또는 MB (methylene blue, C16H18ClN3S) 염료가 사용되는 것을 특징으로 한다.And the light-ignition selective layer is N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ) or RB (rose bengal, C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ) or MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dye is used.

그리고 광점화 선택층을 구성하는 각각의 염료는, 450 nm(Blue), 532 nm(Green), 671 nm(Red) 파장의 가시광선에 대하여 서로 다른 광흡수 스펙트럼을 나타내는 것을 특징으로 한다.Each of the dyes constituting the light ignition selective layer exhibits different light absorption spectra with respect to visible light having wavelengths of 450 nm (Blue), 532 nm (Green), and 671 nm (Red).

그리고 광점화 선택층을 구성하는 각각의 염료는, 염료의 농도가 증가할수록 흡수파장 영역이 넓어지면서 광흡수도도 증가하는 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.Each dye constituting the light ignition selective layer is characterized in that the absorption wavelength region is wider as the concentration of the dye is increased, and the light absorption is also increased.

그리고 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고, RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며, MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.Regardless of the change of dye concentration, N-719 dyes have relatively high light absorption at blue and green wavelengths, and RB dyes have relatively high light absorption at green wavelengths. In this case, the light absorption of the red wavelength is characterized by having a relatively high characteristic.

그리고 N-719 염료의 경우 주성분인 탄소(C)와 황(S) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태이고, RB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 나트륨(Na) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태이고, MB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 질소(N) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태로 염료 코팅 광점화제를 구성하는 것을 특징으로 한다.In the case of the N-719 dye, carbon (C) and sulfur (S) components, which are the main components, uniformly surround the metal fuel and the oxidizing agent constituting the nano-high energy composite powder.In the case of the RB dye, the main components are chlorine (Cl) and It is a form that uniformly surrounds the metal fuel and oxidant constituting the nano-high energy composite powder with sodium (Na) component, and in the case of MB dye, the nano-high energy composite powder is composed of chlorine (Cl) and nitrogen (N) components It is characterized in that the dye-coated light brightening agent is configured to uniformly surround the metal fuel and the oxidizing agent.

다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제는 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과, 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제;가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11)가 채워지는 것을 특징으로 한다.A solid propellant for a projectile having a dye-coated light-curing agent using a selective light absorbency according to the present invention for achieving another object is composed of a nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidizing agent and chemical energy by energy applied from the outside. It consists of a light igniter layer which is converted into heating energy and causes ignition and explosion, and a dye material coated on the surface of the light igniter layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer. A dye-coated light-igniter comprising a light-ignition selective layer to ignite and explode; located at a light-ignition initiation zone receiving laser light, and in a solid propellant zone, Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 0 11 ) is filled.

여기서, 광점화 물질층은, 금속 연료 물질로 Al 또는 Mg 또는 Si의 어느 하나가 사용되고, 산화제 분말로 CuO 또는 Fe2O3 또는 KMnO4의 어느 하나가 사용되는 나노 고에너지 복합체 분말인 것을 특징으로 한다.Here, the light-ignition material layer is a nano-energy composite powder in which either Al, Mg, or Si is used as the metal fuel material, and either CuO, Fe 2 O 3, or KMnO 4 is used as the oxidant powder. do.

그리고 광점화 물질층은, 원격에서 조사되는 자외선 영역의 레이저 광 또는 가시광선 영역의 레이저 광 또는 적외선 영역 레이저 광으로 광점화가 이루어지는 것을 특징으로 한다.The light igniting material layer is characterized in that the light ignition is made by laser light in the ultraviolet region, laser light in the visible region, or infrared ray laser light in the remote region.

그리고 광점화 선택층은, N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II),C58H86N8O8RuS2) 또는 RB(rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5) 또는 MB (methylene blue, C16H18ClN3S) 염료가 사용되는 것을 특징으로 한다.And the light-ignition selective layer is N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ) or RB (rose bengal, C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ) or MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dye is used.

그리고 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고, RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며, MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 갖는 것을 특징으로 한다.Regardless of the change of dye concentration, N-719 dyes have relatively high light absorption at blue and green wavelengths, and RB dyes have relatively high light absorption at green wavelengths. In this case, the light absorption of the red wavelength is characterized by having a relatively high characteristic.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템은 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제를 원격 점화하기 위하여, 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 다른 파장의 레이저 조사를 하는 조사 수단을 갖는 광 조사부; 및 조사 수단에서 방출되는 광이 염료 코팅 광점화제에 조사되도록 하는 반사 수단;조사되는 레이저 광의 세기를 측정하는 광 세기 측정 수단;을 포함하는 것을 특징으로 한다.A remote ignition system of a dye coated light tackifier using selective light absorption according to the present invention for achieving another object is composed of nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidant, so that the chemical energy is prevented by the energy applied from the outside. It consists of a light igniter layer which is transformed into thermal energy and causes ignition and explosion and a dye material coated on the surface of the light igniter layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer And laser irradiation at different wavelengths according to the type of dye material that selectively increases light absorbance at a particular wavelength to remotely ignite the dye-coated light brightener comprising a light ignition selective layer that causes an explosion to occur. A light irradiation unit having means; And reflecting means for causing the light emitted from the irradiating means to be irradiated to the dye-coated light viscous agent; light intensity measuring means for measuring the intensity of the irradiated laser light.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템은 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제를 원격 점화하기 위하여, 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 다른 파장의 레이저 조사를 하는 조사 수단을 갖는 광 조사부; 및 조사 수단에서 방출되는 광이 염료 코팅 광점화제에 조사되도록 하는 반사 수단;조사되는 레이저 광의 세기를 측정하는 광 세기 측정 수단;염료 코팅 광점화제가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 추진제가 채워지는 발사체;를 포함하는 것을 특징으로 한다.A remote ignition system of a dye coated light tackifier using selective light absorption according to the present invention for achieving another object is composed of nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidant, so that the chemical energy is prevented by the energy applied from the outside. It consists of a light igniter layer which is transformed into thermal energy and causes ignition and explosion and a dye material coated on the surface of the light igniter layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer And laser irradiation at different wavelengths according to the type of dye material that selectively increases light absorbance at a particular wavelength to remotely ignite the dye-coated light brightener comprising a light ignition selective layer that causes an explosion to occur. A light irradiation unit having means; And reflecting means for causing the light emitted from the irradiating means to be irradiated to the dye-coated light brightener; light intensity measuring means for measuring the intensity of the irradiated laser light; the dye-coated light brightening agent is located in a light-ignition initiation region receiving the laser light, and the solid propellant Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) based main propellant in the area is characterized in that it comprises a.

여기서, 광 조사부는, 가변형 다이오드로 여기되는 고체 레이저(diode-pumped solid state, DPSS)이고, 조사되는 레이저 파장은 가시광 영역인 파장이 450 nm, 출력범위가 ~1000 mW인 Blue 레이저 또는, 파장이 532 nm, 출력 범위가 ~1286 mW인 Green 레이저 또는, 파장이 671 nm, 출력범위가 ~1000 mW인 Red 레이저를 선택적으로 조사하는 것을 특징으로 한다.Here, the light irradiation unit is a solid laser (diode-pumped solid state, DPSS) is excited by a variable diode, the irradiation laser wavelength is a blue laser having a wavelength of 450 nm, an output range of ~ 1000 mW or a wavelength of the visible light region And selectively irradiate a 532 nm green laser having an output range of ˜1286 mW or a red laser having a wavelength of 671 nm and an output range of ˜1000 mW.

그리고 광 조사부는 N-719 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 점화하기 위해서 각각의 RGB 레이저 파장에 대하여 최초 점화개시를 위해 요구되는 레이저의 단위 면적당 출력 값이, Blue 레이저의 경우 5.125 Wcm-2 이고, Green 레이저의 경우 8.245 Wcm-2 이고, Red 레이저의 경우 11.226 Wcm-2 인 것을 특징으로 한다.And the light irradiation unit outputs per unit area of the laser required for the initial ignition for each RGB laser wavelength in order to ignite the Al-CuO-based nanohigh energy composite powder coated with N-719 dye, in case of Blue laser. 5.125 Wcm -2 , green laser is 8.245 Wcm -2 , and red laser is 11.226 Wcm -2 .

그리고 광 조사부는, 레이저 광의 파장이 길수록 동일한 물질을 점화하기 위해서는 레이저 광의 출력 밀도를 높여야 하는 것을 이용하여 각 파장별 레이저 광의 출력값을 제어하는 것을 특징으로 한다.The light irradiation unit controls the output value of the laser light for each wavelength by using an output density of the laser light in order to ignite the same material as the wavelength of the laser light is longer.

또 다른 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 방법은 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과, 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제;가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 고체추진제가 채워지는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제;를 갖는 발사체용 고체추진제를 원격에서 점화하기 위하여, 염료 코팅 광점화제를 구성하는 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질에 따라 해당 특정 파장의 레이저 광을 조사하는 단계;염료 코팅 광점화제를 구성하는 광점화 선택층이 해당 특정 파장에 대한 광흡수도를 증가시키는 단계;해당 특정 파장에 대한 광흡수도가 증가되어 광점화 선택층에 의해 선택된 레이저 광이 나노고에너지 복합체 분말 기반 광점화 물질층에 레이저광이 조사되는 단계;광점화제가 점화개시 되면서 화염이 발생하고 연속적으로 KNSU 기반 주 고체추진제에 화염이 전파되어 연소 현상을 일으키면서 동시에 추진력 발생이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The remote ignition method of the dye-coated light spotting agent using the selective light absorption according to the present invention for achieving another object is composed of nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidizing agent and the chemical energy is prevented by the energy applied from the outside. It consists of a light igniter layer which is converted into thermal energy and causes ignition and explosion, and a dye material coated on the surface of the light igniter layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer. A dye-coated light brightener comprising a light ignition selective layer to cause ignition and explosion; located in a light ignition initiation region receiving laser light, and in the solid propellant region Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11) based on the main solid propellant selective light dye coating agent using a light spot, characterized in that the absorbency is filled; the Irradiating laser light of a specific wavelength according to a dye material that selectively increases the light absorbency of a specific wavelength constituting the dye-coated light brightener to remotely ignite the propellant solid propellant; The light ignition layer constituting the increase in light absorption for a specific wavelength; The light absorption for the specific wavelength is increased so that the laser light selected by the light ignition selection layer is nano-energy composite powder-based light ignition material The laser beam is irradiated to the layer; The flame is generated when the light igniter is started ignition, and the flame propagates continuously to the KNSU-based main solid propulsion agent to cause the combustion phenomenon and at the same time to generate a thrust force; including a; It is done.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법은 다음과 같은 효과가 있다.As described above, the dye-coated light spotting agent using the selective light absorption according to the present invention, a solid propellant for a projectile having the same, and a remote ignition system and a remote ignition method thereof have the following effects.

첫째, 다양한 파장별 광흡수 특성을 갖는 특정 염료를 코팅한 나노고에너지 복합체 분말을 제조할 수 있다.First, nano high energy composite powder coated with a specific dye having various wavelength-specific light absorption properties can be prepared.

둘째, 나노고에너지 복합체 분말을 특수 염료가 분산된 용액에 침지한 후 건조시킴으로써 특수 염료가 균일하게 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 생성할 수 있도록 하여 광점화제의 제조 공정의 용이성 및 재현성을 확보할 수 있도록 한다.Second, the nano high energy composite powder is immersed in a solution in which a special dye is dispersed, and then dried to produce a nano high energy composite powder uniformly coated with a special dye, thereby ensuring the ease and reproducibility of the manufacturing process of the optical tackifier. To be able.

셋째, 다양한 파장별 광흡수 특성을 갖는 특정 염료를 코팅한 나노고에너지 복합체 분말을 제조하여 다양한 출력밀도와 파장을 갖는 가시광영역의 RGB 레이저 광을 조사하여 원거리 점화가 가능하도록 한다.Third, nano-energy composite powders coated with specific dyes having light absorption characteristics for various wavelengths are manufactured to allow far-field ignition by irradiating RGB laser light in a visible light region having various output densities and wavelengths.

넷째, 광점화 선택층을 구성하는 염료의 농도가 증가할수록 자외선, 가시광선, 적외선 전 영역 파장에 대한 광 흡수도가 전반적으로 증가하는 특성을 이용하여 원격에서의 선택적인 점화 및 점화 시간과 위치에 대한 한계 극복이 가능하도록 한다.Fourth, as the concentration of the dye constituting the light ignition selection layer increases, the overall absorption of light in the ultraviolet, visible, and infrared wavelengths is increased. To overcome this limitation.

다섯째, 고에너지물질 복합체의 표면에 특정 파장을 흡수하는 광점화 선택층을 형성하여 다양한 환경에서 광에너지를 최소화하면서 선택적인 광점화가 가능하도록 한다.Fifth, by forming a light ignition selective layer absorbing a specific wavelength on the surface of the high-energy material composite to enable selective light ignition while minimizing light energy in various environments.

여섯째, 다양한 파장별 광흡수 특성을 갖는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 물질의 제조 및 파장별 선택적 원거리 광점화 기술을 구현하여 열공학을 기반으로 하는 추진제, 폭발물, 계면접합 등의 다양한 민군분야에서 응용이 가능하도록 한다.Sixth, manufacturing dye-coated nano-energy composite materials with various wavelength-absorbing characteristics and implementing selective selective long-range light ignition technology by wavelength for application in various civilian fields such as propellants, explosives and interfacial junctions based on thermal engineering Make this possible.

도 1은 고에너지 물질의 다양한 점화 방식을 나타낸 구성도
도 2는 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 기본 구성도
도 3은 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 점화 메커니즘을 나타낸 구성도
도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 제조 과정을 나타낸 구성도 및 공정 플로우 차트
도 5a 내지 도 5c는 광점화 선택층을 구성하는 염료 농도에 따른 광흡수도 스펙트럼 측정 결과 그래프
도 6은 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 TEM 이미지와 각 성분별 STEM 이미지
도 7은 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말에 RGB 레이저 광의 입사시의 점화 및 연소 과정을 나타낸 이미지
도 8은 각각의 염료의 농도 변화에 따른 나노고에너지 복합체 분말의 점화개시에 필요한 RGB 레이저 광의 출력밀도 측정 결과 그래프
도 9a 내지 도 9c는 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말에 RGB 레이저 광 조사한 후 레이저의 파장별 선택적 점화개시, 연소 및 폭발 측정 결과 이미지
도 10a와 도 10b는 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 광점화제로 적용한 KNSU 고체추진제의 선택적 RGB 레이저 점화 구성 및 RGB 레이저 광 조사에 의한 광점화제 및 고체추진제의 점화개시, 연소 및 추진 결과 이미지1 is a configuration diagram showing various ignition schemes of high energy materials
2 is a basic block diagram of a dye coated light brightener using a selective light absorbance according to the present invention
Figure 3 is a schematic diagram showing the ignition mechanism of the dye-coated light brightener using the selective light absorption in accordance with the present invention
4A and 4B are a block diagram and a process flow chart showing the manufacturing process of the dye-coated light tackifier using a selective light absorption in accordance with the present invention
5A to 5C are graphs showing light absorption spectrum measurements according to dye concentration constituting the light ignition selective layer.
6 is a TEM image of the dye-coated nano-energy composite powder constituting the light ignition selective layer and STEM image for each component
Figure 7 is an image showing the ignition and combustion process when the RGB laser light incident on the dye-coated nano-energy composite powder constituting the light-ignition selective layer
8 is a graph showing the result of measurement of the power density of RGB laser light required for starting the ignition of the nano-energy composite powder according to the concentration of each dye.
9A to 9C are results of selective ignition start, combustion and explosion measurement results of wavelengths of lasers after irradiating RGB laser light to the dye-coated nanohigh energy composite powder constituting the light ignition selective layer.
10A and 10B are selective RGB laser ignition configurations of KNSU solid propellants applying dye-coated Al / CuO based nanohigh energy composite powders as light igniters and ignition initiation and combustion of light igniters and solid propellants by RGB laser light irradiation. And promotion results image

이하, 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법의 바람직한 실시 예에 관하여 상세히 설명하면 다음과 같다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, a dye-coated light spotting agent using a selective light absorption according to the present invention, a solid propellant for a projectile having the same, and a preferred embodiment of a remote ignition system and a remote ignition method thereof will be described in detail.

본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법의 특징 및 이점들은 이하에서의 각 실시 예에 대한 상세한 설명을 통해 명백해질 것이다.The characteristics and advantages of the dye-coated light tackifier and the projectile solid propellant having the selective light absorption according to the present invention and their remote ignition system and remote ignition method will become apparent from the detailed description of each embodiment below. will be.

도 2는 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 기본 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 점화 메커니즘을 나타낸 구성도이다.Figure 2 is a basic configuration of the dye coating light brightener using the selective light absorbency according to the present invention, Figure 3 is a block diagram showing the ignition mechanism of the dye coating light brightener using the selective light absorption in accordance with the present invention.

본 발명은 특정 파장의 레이저를 조사할 경우에만 선택적으로 나노고에너지 복합체 물질을 점화를 할 수 있도록 한 것으로, 파장별 광흡수 특성을 갖는 특정 염료를 코팅한 나노고에너지 복합체 분말을 제조하여, 다양한 출력밀도와 파장을 갖는 가시광영역의 RGB 레이저 광을 조사하여 원거리 점화가 가능하도록 하고, 레이저 광의 파장에 따른 선택적 광점화가 가능하도록 한 것이다.The present invention is to ignite the nano-energy composite material selectively only when irradiating a laser of a specific wavelength, to prepare a nano-energy composite powder coated with a specific dye having a light absorption characteristic for each wavelength, various The long distance ignition is possible by irradiating RGB laser light in a visible light region having an output density and a wavelength, and to enable selective light ignition according to the wavelength of the laser light.

이하의 설명에서 본 발명의 일 실시 예로 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 물질의 제조를 설명하였으나, 이로 한정되지 않고 점화 시 폭발 특성을 갖는 다양한 금속(예. Al, Mg, Si 등)과 산화제 분말(예. CuO, Fe2O3, KMnO4 등)을 사용하여 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제를 제조할 수 있음은 당연하다.In the following description, the production of Al / CuO-based nanohigh energy composite material is described as an embodiment of the present invention, but the present invention is not limited thereto, and various metals (eg, Al, Mg, Si, etc.) and oxidant powders having explosion characteristics upon ignition are described. (E.g., CuO, Fe 2 O 3 , KMnO 4, etc.) it is natural that the dye-coated light-viscinating agent using the selective light absorption according to the present invention and a solid propellant for a projectile having the same can be prepared.

또한, 점화를 위한 광 조사 수단이 본 발명의 일 실시 예에서는 가시광 영역내에서 RGB 레이저를 설명하고 있으나, 이로 한정되지 않고 다양한 색상에 대한 광파장을 흡수할 수 있는 특수한 염료를 사용하면 특정 파장을 이용한 선택적 레이저 광점화 가능함은 당연하다.In addition, although the light irradiation means for ignition describes an RGB laser in the visible light region in one embodiment of the present invention, the present invention is not limited thereto, and a specific dye may be used if a specific dye capable of absorbing light wavelengths for various colors is used. It is natural that selective laser light ignition is possible.

또한, 본 발명은 가시광 영역 파장의 레이저 뿐만 아니라 자외선 및 적외선 영역의 레이저 광으로도 나노고에너지 복합체 물질의 광점화 가능한 것으로, 특정 파장을 흡수하는 특정광 흡수 염료물질을 적용한 나노고에너지 복합체 물질을 이용한 자외선/가시광선/적외선 영역 레이저 광으로도 광점화 가능하도록 한 것이다.In addition, the present invention is capable of light ignition of the nano-energy composite material not only by the laser of the visible wavelength wavelength, but also laser light in the ultraviolet and infrared region, the nano-energy composite material applying a specific light absorbing dye material absorbing a specific wavelength The light can also be lightened by using the ultraviolet / visible / infrared laser light.

본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 기본 구조는 도 2에서와 같이, 금속 연료 및 산화제로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층(100)과, 광점화 물질층(100)의 표면에 코팅되어 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화 물질층(100)의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층(200)을 포함한다.The basic structure of the dye-coated light brightener using the selective light absorption according to the present invention is composed of a metal fuel and an oxidizing agent as shown in Figure 2, the chemical energy is converted into thermal energy by the energy applied from the outside to cause ignition and explosion Coated on the surface of the light igniter material layer 100 and the light igniter material layer 100 to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter material layer 100 to cause ignition and explosion The light ignition selection layer 200 is included.

여기서, 광점화 물질층(100)은 금속 연료 물질로 Al, Mg, Si 등이 사용될 수 있고, 산화제 분말로 CuO, Fe2O3, KMnO4 등이 사용될 수 있고 이로 제한되지 않는다.Here, the light ignition material layer 100 may be used as Al, Mg, Si, etc. as the metal fuel material, CuO, Fe 2 O 3 , KMnO 4 may be used as the oxidant powder, but is not limited thereto.

이와 같은 물질로 구성되는 나노 고에너지 복합체는 자외선 영역의 레이저 광 또는 가시광선 영역의 레이저 광 또는 적외선 영역 레이저 광으로 광점화 가능하고 이로 제한되지 않는다.Nano high-energy composite composed of such a material is not limited to, but can be light spotted with laser light in the ultraviolet region, laser light in the visible region or infrared laser light.

가시광 영역의 레이저 파장은 Blue=450 nm, Green= 532 nm, Red=671 nm일 수 있다.Laser wavelengths in the visible region may be Blue = 450 nm, Green = 532 nm, and Red = 671 nm.

그리고 광점화 선택층(200)은 N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II), C58H86N8O8RuS2), RB (rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5), MB (methylene blue, C16H18ClN3S) 염료가 사용될 수 있고, 이로 제한되지 않는다.And the light-ignition selective layer 200 is N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2'-bipyridyl-4,4'-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ), RB (rose bengal, C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ), MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dyes may be used, but is not limited thereto.

이와 같은 광점화 선택층(200)을 구성하는 각각의 염료는 450 nm (Blue), 532 nm (Green), 671 nm (Red) 파장의 가시광선에 대하여 서로 다른 광흡수 스펙트럼을 나타내며 염료의 농도가 증가할수록 전반적으로 흡수파장 영역이 넓어지면서 광흡수도도 증가하는 특성을 갖는다.Each of the dyes constituting the light-ignition selective layer 200 exhibits different light absorption spectra for visible light of 450 nm (Blue), 532 nm (Green), and 671 nm (Red) wavelengths. Increasingly, the absorption wavelength becomes wider and the light absorption increases.

전반적으로 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고, RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며, MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 갖는다.Overall, the light absorption of blue and green wavelengths is relatively high for N-719 dyes, and the light absorption for green wavelengths is relatively high for RB dyes. In the case of, the light absorption of the red wavelength is relatively high.

일 예로, Al 나노입자와 CuO의 나노입자가 각각 주어진 염료에 의해 코팅되어 캡슐화되고, Al 나노입자와 CuO 나노입자가 나노스케일에서 서로 근거리에서 연결되어 있는 형태를 갖는다.For example, the Al nanoparticles and CuO nanoparticles are coated and encapsulated by a given dye, respectively, and have the form in which the Al nanoparticles and the CuO nanoparticles are connected to each other at a nanoscale at a near distance.

즉, N-719 염료의 경우 주성분인 탄소(C)와 황(S) 성분으로 Al과 CuO를 균일하게 감싸는 형태이고, RB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 나트륨(Na) 성분으로 Al과 CuO를 균일하게 감싸는 형태이고, MB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 질소(N) 성분으로 Al과 CuO를 균일하게 감싸는 형태를 갖는다.In the case of N-719 dye, Al and CuO are uniformly wrapped with carbon (C) and sulfur (S) components, and in the case of RB dye, Al and Cu are the main components of chlorine (Cl) and sodium (Na) components. CuO is uniformly wrapped. In the case of MB dye, Al and CuO are uniformly wrapped with chlorine (Cl) and nitrogen (N) components.

이와 같은 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 원격 점화하기 위한 원격 점화 시스템은 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 레이저 조사를 하는 복수 개의 조사 수단을 갖는 광 조사부; 및 조사 수단에서 방출되는 광이 염료 코팅 광점화제에 조사되도록 하는 반사 수단; 조사되는 레이저 광의 세기를 측정하는 광 세기 측정 수단을 포함할 수 있다.Such a remote ignition system for remotely igniting a dye-coated light brightener using the selective light absorbency according to the present invention includes a plurality of laser irradiations according to the type of dye material which selectively increases the light absorbance of a specific wavelength. A light irradiation unit having an irradiation unit; And reflecting means for causing the light emitted from the irradiating means to be irradiated to the dye-coated light viscous agent; Light intensity measuring means for measuring the intensity of the laser light to be irradiated may be included.

여기서, 광 세기 측정 수단은 원격 점화 시스템에서 조사되는 광 세기를 제어하여 광점화 개시 시간을 조절할 수 있도록 한다.Here, the light intensity measuring means may control the light intensity irradiated from the remote ignition system to adjust the light ignition start time.

광 조사부는 가변형 다이오드로 여기되는 고체 레이저(diode-pumped solid state, DPSS)일 수 있고, 조사되는 레이저 파장은 가시광 영역인 Blue 레이저(파장: 445 nm, 출력범위: ~1000 mW, 빔 크기: 4 × 1 mm), Green 레이저(파장: 532 nm, 출력 범위: ~1286 mW, 빔 반경: 1.25 mm), Red 레이저(파장: 671 nm, 출력범위: ~1000 mW, 빔 반경 1 mm)를 선택적으로 조사할 수 있는 것이 바람직하다.The light irradiator may be a diode-pumped solid state (DPSS) excited with a variable diode, and the irradiated laser wavelength is a blue laser (wavelength: 445 nm, output range: ~ 1000 mW, beam size: 4) × 1 mm), Green laser (wavelength: 532 nm, power range: ~ 1286 mW, beam radius: 1.25 mm), red laser (wavelength: 671 nm, power range: ~ 1000 mW, beam radius 1 mm) It is desirable to be able to investigate.

일 예로, N-719 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 점화하기 위해서 각각의 RGB 레이저 파장에 대하여 최초 점화개시를 위해 요구되는 레이저의 단위 면적당 출력 값이 Blue 레이저의 경우 5.125 Wcm-2 (즉, 출력값=0.205 W, 레이저 광초점 면적=0.04 cm2), Green 레이저의 경우 8.245 Wcm-2 (즉, 출력값=0.404 W, 레이저 광초점 면적=0.049 cm2), Red 레이저의 경우 11.226 Wcm-2 (즉, 출력값=0.348 W, 레이저 광초점 면적=0.031 cm2)이다.For example, in order to ignite Al-CuO-based nanohigh energy composite powder coated with N-719 dye, the output value per unit area of the laser required for the initial ignition for each RGB laser wavelength is 5.125 Wcm for Blue laser. -2 (i.e. output value = 0.205 W, laser light focus area = 0.04 cm 2 ), 8.245 Wcm -2 (i.e. output value = 0.440 W, laser light focus area = 0.049 cm 2 ) for Green laser, red laser 11.226 Wcm −2 (ie, output value = 0.348 W, laser light focus area = 0.031 cm 2 ).

또한, 광 조사부는 레이저 광의 파장이 길수록 동일한 물질을 점화하기 위해서는 레이저 광의 출력 밀도(즉, 레이저 광초점 단위면적당 출력값)를 더욱 높여야 하는 것을 이용하여 각 파장별 레이저 광의 출력값을 적절하게 제어한다.In addition, the light irradiation unit controls the output value of the laser light for each wavelength appropriately by using an increase in the output density of the laser light (that is, the output value per unit area of the laser light focus) in order to ignite the same material as the wavelength of the laser light is longer.

도 3은 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 점화 메커니즘을 나타낸 것으로, 특수 염료를 나노고에너지 물질에 코팅하여 특정 파장에 대하여 높은 광 흡수도를 증가시킴으로써 인위적으로 광열반응을 일으켜 저출력 이동식 레이저 빔의 파장에 따른 나노고에너지 물질의 선택적인 원격 광점화가 가능하도록 한 것이다.Figure 3 shows the ignition mechanism of the dye-coated light igniter using the selective light absorption in accordance with the present invention, by coating a special dye on the nano-energy material to increase the high light absorption for a specific wavelength artificially It enables selective remote light ignition of nanohigh-energy materials depending on the wavelength of the low power mobile laser beam.

본 발명은 특정 파장의 레이저를 조사할 경우에만 선택적으로 나노고에너지 복합체 물질을 점화를 할 수 있는 새로운 기술을 개발하기 위한 것이다.The present invention seeks to develop a new technology that can selectively ignite nanohigh energy composite materials only when irradiating a laser of a particular wavelength.

이를 위해서 일 실시 예에서 알루미늄(Al), 산화구리(CuO) 나노 복합체 분말에 다양한 염료를 코팅한 후 선택적으로 다양한 파장의 레이저 빔을 흡수하는 방식으로 점화 시험을 진행한다.To this end, in one embodiment, after coating various dyes on the aluminum (Al) and copper oxide (CuO) nanocomposite powder, the ignition test is performed by selectively absorbing laser beams of various wavelengths.

결론적으로 본 발명에서 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 물질을 제조하고, 염료의 광흡수도에 따라 조사되는 레이저의 파장 및 출력 크기에 의하여 선택적으로 점화하는 기술 구성을 제시한다.In conclusion, the present invention proposes a technical configuration for preparing a dye-coated nanohigh energy composite material and selectively igniting by the wavelength and output size of the laser irradiated according to the light absorption of the dye.

도 4a와 도 4b는 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 제조 과정을 나타낸 구성도 및 공정 플로우 차트이다.4A and 4B are a block diagram and a process flow chart showing the manufacturing process of the dye-coated light spotting agent using the selective light absorption in accordance with the present invention.

본 발명의 일 실시 예에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 제조 과정은 Al 나노분말과 CuO 나노분말을 Al:CuO=30:70 wt%의 질량비율로 혼합 단계;에탄올 용액에 분산하여 30분간 초음파처리를 하여 균일 혼합 단계;대류형 건조기(Convective Oven)를 이용해 80℃에서 30분간 건조하여 에탄올 용액을 완전히 증발시키고 나노고에너지 복합체 분말을 제조하는 단계;다양한 농도의(0.1 ~ 1 mM) 염료 기반 수용액 1 mL을 준비하고 앞서 제조한 나노고에너지 복합체 분말 10mg을 염료 수용액에 넣고 약 24시간동안 침지하는 단계;대류형 건조기를 이용해 80℃에서 에탄올 용액을 완전히 증발시켜 최종적으로 특정 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 제조하는 단계;를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the manufacturing process of the dye-coated light igniter using selective light absorption may include mixing Al nanopowder and CuO nanopowder in a mass ratio of Al: CuO = 30: 70 wt%; Uniform mixing step by sonication for 30 minutes; drying at 80 ° C. for 30 minutes using a convective oven to completely evaporate the ethanol solution and preparing a nano-high energy composite powder; mM) 1 mL of the dye-based aqueous solution was prepared and 10mg of the nano-energy composite powder prepared in advance in a dye aqueous solution and immersed for about 24 hours; using a convection dryer completely evaporated the ethanol solution at 80 ℃ finally to a specific dye It comprises; preparing a coated nano-high energy composite powder.

구체적으로 나노고에너지물질의 구성성분으로써 연료금속(Fuel Metal) 물질로는 평균직경 ~78 nm를 갖는 알루미늄(Al) 나노분말을 사용하였으며, 산화제(Oxidizer) 물질로는 평균직경 ~130 nm를 갖는 산화구리(CuO) 나노분말을 사용하였고, N-719, MB, RB 등의 염료(Sigma-Aldrich, USA)를 이용하여 나노고에너지 복합체 물질을 코팅한다.Specifically, aluminum (Al) nanopowder having an average diameter of ~ 78 nm was used as a constituent of the nanohigh energy material, and an average diameter of ~ 130 nm was used as the oxidizer material. Copper oxide (CuO) nanopowders were used, and nano-energy composite materials were coated using dyes such as N-719, MB, RB (Sigma-Aldrich, USA).

먼저, Al 나노분말과 CuO 나노분말을 Al:CuO=30:70 wt%의 질량비율로 혼합한 후 99.99%의 에탄올 용액에 분산하여 30분간 초음파처리(Ultrasonication, 초음파 출력=170 W, 초음파 주파수=40 kHz)를 하여 균일 혼합한 후 대류형 건조기(Convective Oven)를 이용해 80℃에서 30분간 건조하여 에탄올 용액을 완전히 증발시키고 나노고에너지 복합체 분말을 제조한다.First, Al nanopowder and CuO nanopowder were mixed at a mass ratio of Al: CuO = 30: 70 wt%, and then dispersed in 99.99% ethanol solution and sonicated for 30 minutes (Ultrasonication, ultrasonic power = 170 W, ultrasonic frequency = 40 kHz) uniformly mixed and dried for 30 minutes at 80 ℃ using a convective dryer (Convective Oven) to completely evaporate the ethanol solution to prepare a nano high energy composite powder.

다음으로 다양한 농도의(0.1 ~ 1 mM) 염료 기반 수용액 1 mL을 준비하고 앞서 제조한 나노고에너지 복합체 분말 10mg을 염료 수용액에 넣고 약 24시간동안 침지한 후 대류형 건조기를 이용해 80℃에서 에탄올 용액을 완전히 증발시켜 최종적으로 특정 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 제조한다.Next, prepare 1 mL of a dye-based aqueous solution of various concentrations (0.1 ~ 1 mM), add 10 mg of the nano-energy composite powder prepared above into a dye aqueous solution, and soak for about 24 hours, and then use an convection dryer at 80 ° C. for ethanol solution. Completely evaporated to finally prepare a nano high energy composite powder coated with a specific dye.

본 발명에 따른 광점화 선택층(200)을 구성하는 염료의 광흡수도 특성을 설명하면 다음과 같다.Referring to the light absorption characteristics of the dye constituting the light ignition selective layer 200 according to the present invention.

자외선-가시광선(UV-Vis) 분광분석기를 이용한 다양한 염료의 광흡수도 측정한 결과는 다음과 같다.The results of measuring the light absorption of various dyes using UV-Vis spectroscopy are as follows.

도 5a 내지 도 5c는 광점화 선택층을 구성하는 염료 농도에 따른 광흡수도 스펙트럼 측정 결과 그래프이다.5A to 5C are graphs showing results of light absorption spectra measured according to dye concentration constituting the light ignition selective layer.

우선 나노고에너지물질의 다양한 가시광 영역 파장(Blue=450 nm, Green= 532 nm, Red=671 nm)에 따른 광흡수도를 변화시키기 위하여 다양한 농도의 N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II), C58H86N8O8RuS2), RB(rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5), MB(methylene blue, C16H18ClN3S) 염료를 사용하였으며 각 염료의 농도에 따른 광흡수도 측정한 결과는 도 5a 내지 도 5c에서와 같다.First, various concentrations of N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) were used to change the light absorption according to various visible light wavelengths (Blue = 450 nm, Green = 532 nm, Red = 671 nm). ) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ), RB (rose bengal, C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ), MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dye was used, and the results of measuring the light absorption according to the concentration of each dye are as in Figs. 5a to 5c.

도 5a는 N-719, 도 5b는 RB(rose bengal), 도 5c는 MB(methylene blue) 염료의 농도에 따른 수용액 사진 및 광흡수도 스펙트럼 측정 결과 그래프이다.5A is N-719, FIG. 5B is an RB (rose bengal), and FIG. 5C is an aqueous photograph and light absorption spectrum measurement graph according to the concentration of MB (methylene blue) dye.

각각의 염료는 445 nm (Blue), 532 nm (Green), 671 nm (Red) 파장의 가시광선에 대하여 서로 다른 광흡수 스펙트럼을 나타내며 염료의 농도가 증가할수록 전반적으로 흡수파장 영역이 넓어지면서 광흡수도도 증가함을 나타내었다.Each dye exhibits different light absorption spectra for visible light at wavelengths of 445 nm (Blue), 532 nm (Green), and 671 nm (Red), and as the concentration of the dye increases, the overall absorption wavelength becomes wider. The degree also increased.

전반적으로 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고, RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며, MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 나타내는 것을 알 수 있다.Overall, the light absorption of blue and green wavelengths is relatively high for N-719 dyes, and the light absorption for green wavelengths is relatively high for RB dyes. In this case, it can be seen that the light absorption of the red wavelength is relatively high.

도 6은 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 TEM 이미지와 각 성분별 STEM 이미지이다.6 is a TEM image and a STEM image of each component of the dye-coated nanohigh energy composite powder constituting the light ignition selective layer.

각 상단 TEM 이미지 및 하단의 원소 맵핑(elemental mapping) 이미지에 제시된 바와 같이 N-719/RB/MB 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말의 TEM 사진에서 Al 나노입자와 CuO의 나노입자가 각각 주어진 염료에 의해 코팅되어 캡슐화가 된 것을 확인할 수 있다.N-719 / RB / MB as shown in each top TEM image and bottom elemental mapping image In the TEM image of the dye-coated Al / CuO-based nanohigh energy composite powder, it can be seen that the Al nanoparticles and CuO nanoparticles are each coated with a given dye and encapsulated.

즉, Al 나노입자와 CuO 나노입자가 나노스케일에서 서로 근거리에서 연결되어 있고, N-719 염료의 경우 주성분인 탄소(C)와 황(S) 성분으로, RB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 나트륨(Na) 성분으로, MB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 질소(N) 성분으로 Al과 CuO를 균일하게 잘 감싸고 있음을 관찰할 수 있었다.That is, Al nanoparticles and CuO nanoparticles are connected to each other at a nanoscale in a short distance, and the main component of carbon (C) and sulfur (S) in the case of N-719 dye, chlorine (Cl) as the main component in the case of RB dye As the sodium (Na) component, it was observed that Al and CuO were uniformly well wrapped with the chlorine (Cl) and nitrogen (N) components of the MB dye.

즉, 이를 통해 본 발명에서 제시한 염료의 침지에 의한 나노고에너지 복합체 물질의 염료 코팅층이 균일하게 생성됨을 확인할 수 있었다.That is, it was confirmed that the dye coating layer of the nano-energy composite material by the immersion of the dye presented in the present invention is uniformly produced.

레이저 점화 장치의 구성과 N-719/RB/MB 염료가 각각 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 레이저 파장별 광 점화 특성에 관하여 설명하면 다음과 같다.The configuration of the laser ignition device and the light ignition characteristics of each laser wavelength of the nano-energy composite powder coated with the N-719 / RB / MB dye will be described below.

도 7은 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말에 RGB 레이저 광의 입사시의 점화 및 연소 과정을 나타낸 이미지이다.FIG. 7 is an image illustrating a ignition and combustion process when RGB laser light is incident on a dye-coated nanohigh energy composite powder constituting a light ignition selective layer.

다양한 염료의 코팅 농도에 따른 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 점화 시험을 위하여 가변형 다이오드로 여기되는 고체 레이저(diode-pumped solid state, DPSS)를 사용하였고, 파장은 가시광 영역인 Blue 레이저(파장: 445 nm, 출력범위: ~1000 mW, 빔 크기: 4 × 1 mm, BLM445TA-1000, Shanghai Laser & Optic Century, China), Green 레이저(파장: 532 nm, 출력 범위: ~1286 mW, 빔 반경: 1.25 mm, SDL-532-1000T, Shanghai Dream Lasers Technology, China) 및 Red 레이저(파장: 671 nm, 출력범위: ~1000 mW, 빔 반경 1 mm, RL671T8-1000, Shanghai Laser & Optic Century, China)를 이용하였다.For the ignition test of dye-coated nanohigh energy composite powders according to the coating concentrations of various dyes, a solid laser (diode-pumped solid state, DPSS) excited with a variable diode was used, and the wavelength was blue laser (wavelength) : 445 nm, output range: ~ 1000 mW, beam size: 4 × 1 mm, BLM445TA-1000, Shanghai Laser & Optic Century, China), green laser (wavelength: 532 nm, output range: ~ 1286 mW, beam radius: 1.25 mm, SDL-532-1000T, Shanghai Dream Lasers Technology, China) and Red laser (wavelength: 671 nm, power range: ~ 1000 mW, beam radius 1 mm, RL671T8-1000, Shanghai Laser & Optic Century, China) Was used.

염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 레이저 점화는 레이저 시스템에서 방출되는 빔을 반사경을 이용하여 슬라이드 유리 위에 놓인 나노고에너지 복합체 분말에 조사 및 점화되도록 하였고, 조사되는 레이저 광의 세기는 레이저 출력계(laser power meter, Gentec Electro-Optics, Canada)를 이용하여 광의 강도를 측정하였다.Laser ignition of the dye-coated nanohigh energy composite powder causes the beam emitted from the laser system to be irradiated and ignited onto the nanohigh energy composite powder placed on the slide glass by using a reflector. The intensity of light was measured using a laser power meter (Gentec Electro-Optics, Canada).

본 발명에서는 N-719, RB(rose bengal), MB(methylene blue) 염료 수용액을 각각 0 ~ 1 mM 농도로 준비하고, 나노고에너지 복합체 분말을 준비된 염료 수용액에 24시간 침지시킨 후 건조하여 각각의 염료에 의해 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 제조하였으며, 이러한 복합체 분말에 RGB(Red, Green, Blue) 레이저 광을 조사하여 점화 테스트를 수행하였다.In the present invention, N-719, RB (rose bengal), MB (methylene blue) dye aqueous solution is prepared at a concentration of 0 ~ 1 mM, respectively, the nano-energy composite powder is immersed in the prepared dye aqueous solution for 24 hours and dried to Nano high energy composite powder coated with a dye was prepared, and the composite powder was irradiated with RGB (Red, Green, Blue) laser light to perform an ignition test.

도 7은 대표적으로 0.5 mM의 농도를 갖는 N-719 염료 수용액에 코팅한 나노고에너지 복합체 분말의 점화 및 연소 실험을 수행한 결과를 나타낸 것이다.Figure 7 shows the results of the ignition and combustion experiments of the nano-energy composite powder coated on an aqueous N-719 dye solution having a concentration of 0.5 mM typically.

점화 및 연소 특성을 동영상 촬영한 후 연속적인 정지이미지로 나타낸 결과로 동일한 물질인 N-719 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 점화하기 위해서 각각의 RGB 레이저 파장에 대하여 최초 점화개시를 위해 요구되는 레이저의 단위 면적당 출력 값이 Blue 레이저의 경우 5.125 Wcm-2 (즉, 출력값=0.205 W, 레이저 광초점 면적=0.04 cm2), Green 레이저의 경우 8.245 Wcm-2 (즉, 출력값=0.404 W, 레이저 광초점 면적=0.049 cm2), Red 레이저의 경우 11.226 Wcm-2 (즉, 출력값=0.348 W, 레이저 광초점 면적=0.031 cm2)로 나타났다.First ignition start for each RGB laser wavelength to ignite Al / CuO based nanohigh energy composite powder coated with the same material, N-719 dye, as a result of continuous still images after video shooting of ignition and combustion characteristics. The output power per unit area of the laser required for is 5.125 Wcm -2 (ie output value = 0.205 W, laser light focal area = 0.04 cm 2 ) for blue laser, 8.245 Wcm -2 for green laser (ie output value = 0.404 W, laser light focal area = 0.049 cm 2 ), and red laser, 11.226 Wcm −2 (that is, output value = 0.348 W, laser light focal area = 0.031 cm 2 ).

레이저 광의 파장이 길수록 동일한 물질을 점화하기 위해서는 레이저 광의 출력 밀도(즉, 레이저 광초점 단위면적당 출력값)를 더욱 높여야 한다.The longer the wavelength of the laser light, the higher the power density of the laser light (i.e., the output value per unit of laser light focal area) in order to ignite the same material.

즉, 이는 나노고에너지 물질의 성공적인 초기 점화를 위해서는 각 파장별 레이저 광의 출력값을 적절하게 제어해야 한다는 것을 의미한다. This means that for successful initial ignition of nanohigh-energy materials, the output of laser light at each wavelength must be properly controlled.

도 8은 각각의 염료의 농도 변화에 따른 나노고에너지 복합체 분말의 점화개시에 필요한 RGB 레이저 광의 출력밀도 측정 결과 그래프이다.8 is a graph illustrating a result of measurement of power density of RGB laser light required for ignition start of the nanohigh energy composite powder according to the concentration change of each dye.

도 8은 각 N-719, RB, MB 염료의 코팅 농도에 따른 나노고에너지 복합체 분말의 점화가 개시되는 파장별 레이저 광의 출력밀도를 측정하여 결과를 제시한 것이다.Figure 8 shows the results by measuring the output density of the laser light for each wavelength at which the ignition of the nano-energy composite powder is started according to the coating concentration of each of the N-719, RB, MB dye.

여기서, 레이저 광의 출력 밀도는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 점화가 성공적으로 이루어지는 때의 레이저 출력 값을 레이저 광초점의 면적 값으로 나누어 주어 계산하였다.Here, the output density of the laser light was calculated by dividing the laser output value when the ignition of the dye-coated nanohigh energy composite powder was successfully performed by the area value of the laser light focus.

각 염료의 농도별 광흡수도를 고려하여 보면 알 수 있듯이 각 염료의 농도가 높아질수록 염료의 광흡수도는 증가하고, 이렇게 염료의 농도 증가에 따른 광흡수도 증가로 인해 점화개시에 필요한 각 RGB 레이저 광의 출력밀도가 점점 줄어드는 것을 알 수 있다.As can be seen from the light absorbance of each dye concentration, as the concentration of each dye increases, the light absorbency of the dye increases. It can be seen that the power density of the laser light decreases gradually.

도 9a 내지 도 9c는 광점화 선택층을 구성하는 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말에 RGB 레이저 광 조사한 후 레이저의 파장별 선택적 점화개시, 연소 및 폭발 측정 결과 이미지이다.9A to 9C are images of selective ignition start, combustion and explosion measurement results of wavelengths of lasers after irradiating RGB laser light to the dye-coated nanohigh energy composite powder constituting the light ignition selective layer.

고정된 레이저 출력밀도 하에서 레이저 광의 파장에 따라 나노고에너지 복합체 분말의 점화개시, 연소 및 폭발 기술을 구현해보기 위해 아래와 같이 실험을 수행하였다.In order to implement the ignition initiation, combustion and explosion technology of nano high energy composite powder according to the wavelength of laser light under the fixed laser power density, the experiment was performed as follows.

우선, 0.5 mM의 고정된 농도로 N-719, RB, MB 각 염료를 코팅한 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 제조하여 기판 상에 올리고 Red, Green, Blue 각 파장의 레이저 광을 복합체 분말 상에 조사하여 점화 테스트를 수행하였고, 동시에 카메라로 동영상을 촬영하였으며 각 동영상의 시간에 따른 일련의 정지이미지를 나열하여 제시한 것이 도 9a 내지 도 9c의 이미지이다.First, Al / CuO-based nanohigh energy composite powder coated with each dye of N-719, RB, and MB at a fixed concentration of 0.5 mM was prepared, and the laser light of each wavelength of red, green, and blue was mixed onto the substrate. The ignition test was performed by examining the image, and at the same time, the video was taken by the camera, and a series of still images according to the time of each video was listed and presented in the image of FIGS. 9A to 9C.

도 9a에서와 같이 N-719 염료(0.5 mM)가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 경우에는 RGB 레이저 광의 출력밀도 값을 5.74 W·cm-2 고정하여 조사 할 경우 파장이 가장 짧은 Blue 레이저의 경우에만 점화, 연소 및 폭발 현상이 성공적으로 일어나고, Red와 Green 레이저 빔의 조사 시에는 복합체 분말의 점화가 전혀 일어나지 않았다.In the case of nano-energy composite powder coated with N-719 dye (0.5 mM), as shown in FIG. 9A, the blue laser having the shortest wavelength when irradiated with a fixed power density value of 5.74 W · cm −2 for RGB laser light Only the ignition, combustion and explosion occurred successfully, and the ignition of the composite powder did not occur at all when the red and green laser beams were irradiated.

즉, 이는 N-719로 코팅된 나노고에너지 복합체 분말은 5.74 Wcm-2의 동일한 출력 밀도를 갖는 RGB 레이저의 경우 Blue 레이저의 파장에만 감응하여 선택적으로 점화 가능하다는 것을 제시한다.That is, the nano-energy composite powder coated with N-719 can be selectively ignited in response to the wavelength of the blue laser in the case of RGB laser having the same power density of 5.74 Wcm −2 .

도 9b에서는 RB 염료(0.5 mM)가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 경우 RGB 레이저 광 출력밀도 값을 9.41 W·cm-2로 고정하여 조사 할 경우 Green 레이저의 경우에만 점화, 연소 및 폭발 현상이 성공적으로 일어나고, Blue와 Red 레이저 빔의 조사 시에는 복합체 분말의 점화가 일어나지 않았다.9B, the ignition, combustion, and explosion phenomena are observed only in the case of the green laser when the RB dye (0.5 mM) coated nanohigh energy composite powder is irradiated with the RGB laser light power density value fixed at 9.41 W · cm −2 . Successfully occurring, no ignition of the composite powder occurred upon irradiation of the blue and red laser beams.

즉, 이는 RB로 코팅된 나노고에너지 복합체 분말은 9.41 Wcm-2의 동일한 출력 밀도를 갖는 레이저의 경우 Green 레이저의 파장에만 감응하여 선택적으로 점화 가능하다는 것을 제시한다.In other words, this suggests that the RB-coated nanohigh energy composite powder can be selectively ignited in response to the wavelength of the Green laser only for lasers having the same power density of 9.41 Wcm −2 .

도 9c는 MB 염료(0.5 mM)가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말의 경우 RGB 레이저 빔 출력 밀도 값을 10.43 Wcm-2로 고정하여 조사 할 경우 파장이 제일 긴 Red 레이저의 경우에만 점화, 연소 및 폭발 현상이 성공적으로 일어나고, Blue와 Green 레이저 광의 조사 시에는 복합체 분말의 점화가 일어나지 않았다.FIG. 9C shows ignition, combustion, and explosion only in the case of the red laser having the longest wavelength when irradiated by fixing the RGB laser beam power density value to 10.43 Wcm -2 for the MB dye (0.5 mM) coated nanohigh energy composite powder The phenomenon occurred successfully, and the composite powder did not ignite when irradiated with blue and green laser light.

즉, 이는 MB로 코팅된 나노고에너지 복합체 분말은 10.43 Wcm-2의 동일한 출력밀도를 갖는 레이저의 경우 Red 레이저의 파장에만 감응하여 선택적으로 점화 가능하다는 것을 제시한다.In other words, this suggests that the MB-coated nanohigh energy composite powder can selectively ignite in response to the wavelength of the red laser for lasers with the same power density of 10.43 Wcm −2 .

이와 같이 특정한 염료로 코팅된 나노고에너지 복합체 분말에 대해 동일한 출력밀도하에서 특정한 파장을 갖는 레이저 광을 조사할 경우 선택적으로 점화개시가 가능하고 이를 통해 연쇄적인 연소 및 폭발 현상을 유도할 수 있음을 알 수 있다. It can be seen that when the laser light having a specific wavelength is irradiated to the nanohigh energy composite powder coated with a specific dye at the same power density, the ignition can be selectively initiated, thereby inducing a chain combustion and explosion phenomenon. Can be.

본 발명을 적용하여 RGB 레이저 광 조사를 이용한 소형로켓용 고체추진제 광점화 및 추진에 관하여 설명하면 다음과 같다.When applying the present invention will be described with respect to the light ignition and propulsion of a solid propulsion for small rockets using RGB laser light irradiation as follows.

도 10a와 도 10b는 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 광점화제로 적용한 KNSU 고체추진제의 선택적 RGB 레이저 점화 구성 및 RGB 레이저 광 조사에 의한 광점화제 및 고체추진제의 점화개시, 연소 및 추진 결과 이미지이다.10A and 10B are selective RGB laser ignition configurations of KNSU solid propellants applying dye-coated Al / CuO based nanohigh energy composite powders as light igniters and ignition initiation and combustion of light igniters and solid propellants by RGB laser light irradiation. And propulsion result image.

본 발명에서 제시한 나노고에너지 복합체 물질의 파장별 레이저 선택적 광 점화 기술을 실질적으로 적용한 예로써 소형로켓용 연소실(combustion chamber)내에 고체추진제를 채우고 Red, Green, Blue 레이저를 각각 조사하여 고체추진제를 점화개시, 연소 및 추진하는 기술을 구현한 것이다.As an example of practical application of the laser selective light ignition technology for each wavelength of the nano-energy composite material presented in the present invention, the solid propellant is filled by filling a solid propellant in a combustion chamber for a small rocket and irradiating red, green, and blue lasers, respectively. It is an implementation of ignition initiation, combustion and propulsion.

본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제는 금속 연료 및 산화제로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층(100)과, 광점화 물질층(100)의 표면에 코팅되어 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화 물질층(100)의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층(200)을 포함하는 광점화제가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 추진제가 채워지는 구조를 갖는다.The solid propellant for a projectile having a dye-coated light igniter using selective light absorption according to the present invention is composed of a metal fuel and an oxidant, and is a light igniting material in which chemical energy is converted into thermal energy by energy applied from the outside, causing ignition and explosion. Light coated on the layer 100 and the surface of the light-igniting material layer 100 to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light-igniting material layer 100 to cause ignition and explosion The light igniter including the ignition selection layer 200 is located in the light ignition initiation region receiving the laser light, and the solid propellant region is filled with the main propellant based on Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ). Has a structure.

이와 같은 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제는 원격 점화 시스템을 통하여 레이저 광을 조사하면 광점화 선택층(200)이 파장에 대한 광흡수도를 증가시켜 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말 기반 광점화 물질층(100)에 레이저광이 조사되도록 하여 광점화제가 점화개시 되면서 화염이 발생한다.The solid propellant for a projectile having a dye-coated light igniter using such a selective light absorbance is irradiated with a laser light through a remote ignition system, so that the light ignition selective layer 200 increases the light absorption of the wavelength to which the dye is coated. The laser is irradiated to the nanohigh energy composite powder-based light ignition material layer 100 so that the light igniter is ignited to generate a flame.

이후 연속적으로 KNSU 기반 주 고체추진제에 화염이 전파되어 급격한 연소 현상을 일으키면서 동시에 강력한 추진력 발생이 이루어진다.Subsequently, flames propagate in the KNSU-based main solid propulsion agent, causing rapid combustion, and at the same time, generating a strong propulsion force.

본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제의 원격 점화 시스템은 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 레이저 조사를 하는 복수 개의 조사 수단을 갖는 광 조사부와, 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화 물질층(100)의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층(200)을 포함하는 광점화제가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 추진제가 채워지는 발사체로 이루어질 수 있다.The remote ignition system of a solid propellant for a projectile having a dye-coated light tackifier using selective light absorption according to the present invention comprises a plurality of laser irradiations, each of which is irradiated according to the type of dye material which selectively increases the light absorption of a specific wavelength. Light spot including a light irradiation unit having an irradiation means and a light ignition selection layer 200 to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer 100 to cause ignition and explosion The topic may be composed of a projectile located in the region of initiation of light ignition receiving laser light and in which the solid propellant region is filled with a Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) based main propellant.

도 10a의 개략도와 같이 우선 소형로켓용 연소실내에 Potassium Nitrate/Sucrose (KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 추진제를 채우고, 광점화제로써 N-719 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말을 연소실 끝단에 충진한 후 5.74 W·cm-2의 고정적 레이저 출력밀도를 갖는 RGB 레이저 광을 각각 조사하여 점화개시 가능여부 및 광 점화 후 연속적인 KNSU 고체추진제의 연소 가능 여부 테스트를 공기 흐름이 제어된 풍동(wind tunnel system) 내에서 반복 수행하였다. As shown in the schematic of FIG. 10A, first, a Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) based main propellant is filled in a combustion chamber for a small rocket, and a N-719 dye-coated nano-energy composite as a light igniter After filling the powder at the end of the combustion chamber, it was irradiated with RGB laser light having a fixed laser power density of 5.74 W · cm -2 , respectively, to start the ignition and to test whether the KNSU solid propellant could be burned continuously after the light ignition. The repetition was performed in a controlled wind tunnel system.

도 10b에서와 같이 소형로켓용 연소실 끝단에 있는 N-719 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말 광점화제에 Red 및 Green 레이저 광으로 각각 조사한 경우에는 약 10여초 이상이 경과하여도 광점화제 물질이 점화되지 않음을 관찰할 수 있었다.When the N-719 dye-coated Al / CuO-based nano-energy composite powder optical brightener coated with red and green laser light is respectively irradiated with red and green laser light as shown in FIG. It was observed that the topical material did not ignite.

하지만, 파장이 가장 짧은 Blue 레이저를 로켓 연소실 끝단에 조사한 경우에는 레이저 광 조사하고 약 1-3초 경과 후 N-719가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말 기반 광점화제가 성공적으로 점화개시 되면서 화염이 발생하였고, 이후 연속적으로 KNSU 기반 주 고체추진제에 화염이 전파되어 급격한 연소 현상을 일으키면서 동시에 강력한 추진력 발생이 진행됨을 가시적으로 확인할 수 있었다.However, when the blue laser with the shortest wavelength is irradiated to the end of the rocket combustion chamber, a flame is generated when N-719-coated nano-energy composite powder-based light igniter is successfully ignited after about 1-3 seconds after laser light irradiation. Afterwards, the flame propagated continuously to the KNSU-based main solid propulsion agent, causing rapid combustion, and at the same time, it was confirmed that strong propulsion was generated.

이를 통해 본 발명에서 제시한 특정 염료가 코팅된 나노고에너지 복합체 분말 광점화제 물질을 레이저 광의 파장에 따라 선택적으로 광 점화 가능한 기술을 구현할 수 있음을 확인할 수 있었다. Through this, it was confirmed that a specific dye-coated nano-energy composite powder light igniter material presented in the present invention can be selectively light-ignited according to the wavelength of the laser light.

이상에서 설명한 본 발명에 따른 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제 및 이를 갖는 발사체용 고체추진제 그리고 이들의 원격 점화 시스템 및 원격 점화 방법은 고에너지물질 복합체의 표면에 특정 파장을 흡수하는 광점화 선택층을 형성하여 다양한 환경에서 선택적인 광점화가 가능하도록 한 것이다.The dye-coated light igniter using the selective light absorption according to the present invention described above, the solid propellant for the projectile having the same, and the remote ignition system and the remote ignition method thereof select light ignition absorbing a specific wavelength on the surface of the high-energy material composite. The layers are formed to allow selective light spoting in various environments.

본 발명은 광점화 선택층을 구성하는 염료의 농도가 증가할수록 자외선, 가시광선, 적외선 전 영역 파장에 대한 광 흡수도가 전반적으로 증가하는 특성을 이용하여 원격에서의 선택적인 점화 및 점화 시간과 위치에 대한 한계 극복이 가능하도록 한 것이다.According to the present invention, the selective absorption and the ignition time and the position of the remote are made by using the property that the light absorbance of the ultraviolet, visible and all infrared wavelengths generally increases as the concentration of the dye constituting the light ignition selective layer increases. It is possible to overcome the limitations.

따라서, 다양한 환경에서 광에너지를 최소화하면서 선택적인 광점화가 가능하도록 한다.Thus, selective light ignition is possible while minimizing light energy in various environments.

이상에서의 설명에서와 같이 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 변형된 형태로 본 발명이 구현되어 있음을 이해할 수 있을 것이다.As described in the above description, it will be understood that the present invention is implemented in a modified form without departing from the essential characteristics of the present invention.

그러므로 명시된 실시 예들은 한정적인 관점이 아니라 설명적인 관점에서 고려되어야 하고, 본 발명의 범위는 전술한 설명이 아니라 특허청구 범위에 나타나 있으며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 할 것이다.Therefore, the described embodiments should be considered in descriptive sense only and not for purposes of limitation, and the scope of the present invention is shown in the claims rather than the foregoing description, and all differences within the equivalent scope are included in the present invention. It should be interpreted.

100. 광점화 물질층
200. 광점화 선택층100. Light Sparkling Material Layer
200. Light Ignition Selective Layer

Claims (19)

금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층;
상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.A light-igniting material layer composed of nano-high energy composite powder having a metal fuel and an oxidizing agent, in which chemical energy is converted into thermal energy by energy applied from the outside to cause ignition and explosion;
A light ignition selection layer composed of a dye material coated on the surface of the light ignition material layer to selectively increase light absorbance of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light ignition material layer to cause ignition and explosion; Dye-coated light brightener using a selective light absorption, characterized in that. 제 1 항에 있어서, 광점화 물질층은,
금속 연료 물질로 Al 또는 Mg 또는 Si의 어느 하나가 사용되고, 산화제 분말로 CuO 또는 Fe2O3 또는 KMnO4의 어느 하나가 사용되는 나노 고에너지 복합체 분말인 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.The method of claim 1, wherein the light igniter material layer,
Dye using selective light absorption, characterized in that the nano-energy composite powder is used as any one of Al or Mg or Si as a metal fuel material, CuO or Fe 2 O 3 or KMnO 4 is used as the oxidant powder Coating light brightener. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 광점화 물질층은,
원격에서 조사되는 자외선 영역의 레이저 광 또는 가시광선 영역의 레이저 광 또는 적외선 영역 레이저 광으로 광점화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.The method according to claim 1 or 2, wherein the light-igniting material layer is
A dye-coated light brightener using selective light absorption, characterized in that light ignition is made by laser light in the ultraviolet region, laser light in the visible region or infrared region laser light irradiated from a distance. 제 1 항에 있어서, 광점화 선택층은,
N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II),C58H86N8O8RuS2) 또는 RB(rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5) 또는 MB (methylene blue, C16H18ClN3S) 염료가 사용되는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.The method of claim 1, wherein the light ignition selective layer,
N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ) or RB (rose bengal Dye-coated light brightener using selective light absorbency, characterized in that C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ) or MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dye is used. 제 4 항에 있어서, 광점화 선택층을 구성하는 각각의 염료는,
450 nm(Blue), 532 nm(Green), 671 nm(Red) 파장의 가시광선에 대하여 서로 다른 광흡수 스펙트럼을 나타내는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.The dye of claim 4, wherein each of the dyes constituting the light ignition selective layer is
Dye-coated light spotting agent using selective light absorption, characterized in that different light absorption spectrum for visible light of 450 nm (Blue), 532 nm (Green), 671 nm (Red) wavelength. 제 1 항 또는 제 4 항에 있어서, 광점화 선택층을 구성하는 각각의 염료는,
염료의 농도가 증가할수록 흡수파장 영역이 넓어지면서 광흡수도도 증가하는 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.The dye according to claim 1 or 4, wherein each dye constituting the light ignition selective layer is
A dye-coated light brightener using a selective light absorbency, characterized in that the absorption wavelength region is wider as the concentration of the dye increases, the light absorption also increases. 제 5 항에 있어서, 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고,
RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며,
MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.6. The N-719 dye has a relatively high light absorption at blue and green wavelengths, regardless of the dye concentration.
In the case of RB dyes, the light absorption of the green wavelength is relatively high.
In the case of MB dye, a dye-coated light brightener using a selective light absorbance, characterized in that the light absorption for the red wavelength is relatively high. 제 4 항에 있어서, N-719 염료의 경우 주성분인 탄소(C)와 황(S) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태이고,
RB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 나트륨(Na) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태이고,
MB 염료의 경우 주성분인 염소(Cl)와 질소(N) 성분으로 나노 고에너지 복합체 분말을 구성하는 금속 연료 및 산화제를 균일하게 감싸는 형태로 염료 코팅 광점화제를 구성하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제.According to claim 4, N-719 dye is a form of uniformly surrounding the metal fuel and oxidizing agent constituting the nano-high energy composite powder with carbon (C) and sulfur (S) components as the main component,
In the case of RB dye, the chlorine (Cl) and sodium (Na) components, which are the main components, uniformly surround the metal fuel and the oxidizing agent constituting the nano high energy composite powder.
In the case of MB dye, selective light absorption is characterized by constituting the dye-coated light igniter in the form of uniformly covering the metal fuel and the oxidant constituting the nano-high energy composite powder with chlorine (Cl) and nitrogen (N) components as main components. Dye-coated light- brightening agent. 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과, 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제;가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고,
고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11)가 채워지는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제.It is composed of nano high energy composite powder having metal fuel and oxidizing agent, and the dye is coated on the surface of the light igniter layer and the surface of the light igniter layer where the chemical energy is converted into thermal energy by the energy applied from the outside and ignition and explosion occurs A dye-coated light igniter comprising a light ignition selective layer made of a material to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer to cause ignition and explosion; Located in the initiation area,
Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) is filled in the solid propellant region solid propellant for a projectile having a dye-coated light spotting agent using a selective light absorption. 제 9 항에 있어서, 광점화 물질층은,
금속 연료 물질로 Al 또는 Mg 또는 Si의 어느 하나가 사용되고, 산화제 분말로 CuO 또는 Fe2O3 또는 KMnO4의 어느 하나가 사용되는 나노 고에너지 복합체 분말인 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제.10. The method of claim 9, wherein the light igniter layer is
Dye using selective light absorption, characterized in that the nano-energy composite powder is used as any one of Al or Mg or Si as a metal fuel material, CuO or Fe 2 O 3 or KMnO 4 is used as the oxidant powder A solid propellant for projectiles having a coated light brightener. 제 9 항 또는 제 10 항에 있어서, 광점화 물질층은,
원격에서 조사되는 자외선 영역의 레이저 광 또는 가시광선 영역의 레이저 광 또는 적외선 영역 레이저 광으로 광점화가 이루어지는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제.The method of claim 9 or 10, wherein the light-ignition material layer,
A solid propulsion agent for a projectile having a dye-coated light igniter using selective light absorption, characterized in that light ignition is made by laser light in the ultraviolet region or laser light in the visible region or infrared region laser beam irradiated from a distance. 제 9 항에 있어서, 광점화 선택층은,
N-719(Di-tetrabutylammonium cis-bis(isothiocyanato)bis(2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium(II),C58H86N8O8RuS2) 또는 RB(rose bengal, C20H2Cl4I4Na2O5) 또는 MB (methylene blue, C16H18ClN3S) 염료가 사용되는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제.The method of claim 9, wherein the light ignition selection layer,
N-719 (Di-tetrabutylammonium cis-bis (isothiocyanato) bis (2,2′-bipyridyl-4,4′-dicarboxylato) ruthenium (II), C 58 H 86 N 8 O 8 RuS 2 ) or RB (rose bengal , C 20 H 2 Cl 4 I 4 Na 2 O 5 ) or MB (methylene blue, C 16 H 18 ClN 3 S) dye is used for projectiles having a dye-coated light spotting agent using selective light absorption Solid propellant. 제 12 항에 있어서, 염료의 농도의 변화와 관계없이 N-719 염료의 경우에는 Blue와 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높고,
RB 염료의 경우에는 Green 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높으며,
MB 염료의 경우에는 Red 파장에 대한 광흡수도가 상대적으로 높은 특성을 갖는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제를 갖는 발사체용 고체추진제.13. The N-719 dye has a relatively high light absorption at blue and green wavelengths, regardless of the dye concentration.
In the case of RB dyes, the light absorption of the green wavelength is relatively high.
In the case of MB dye, a solid propulsion agent for a projectile having a dye-coated light viscous agent using a selective light absorbance, characterized in that it has a relatively high light absorption for the red wavelength. 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제를 원격 점화하기 위하여,
특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 다른 파장의 레이저 조사를 하는 조사 수단을 갖는 광 조사부; 및
조사 수단에서 방출되는 광이 염료 코팅 광점화제에 조사되도록 하는 반사 수단;
조사되는 레이저 광의 세기를 측정하는 광 세기 측정 수단;을 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템.It consists of nano high energy composite powder with metal fuel and oxidant, and the dye material coated on the surface of the light igniter layer and the surface of the light igniter layer where the chemical energy is converted into thermal energy by the energy applied from outside In order to remotely ignite the dye-coated light igniter comprising a light ignition selective layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer to cause ignition and explosion,
A light irradiation unit having irradiation means for performing laser irradiation of each different wavelength in accordance with the type of dye material which selectively increases the light absorption of a specific wavelength; And
Reflecting means for causing the light emitted from the irradiating means to be irradiated to the dye-coated light brightener;
And a light intensity measuring means for measuring the intensity of the laser light to be irradiated. 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제를 원격 점화하기 위하여,
특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질의 종류에 따라 각각의 다른 파장의 레이저 조사를 하는 조사 수단을 갖는 광 조사부; 및
조사 수단에서 방출되는 광이 염료 코팅 광점화제에 조사되도록 하는 반사 수단;
조사되는 레이저 광의 세기를 측정하는 광 세기 측정 수단;
염료 코팅 광점화제가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고, 고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 추진제가 채워지는 발사체;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템.It consists of nano high energy composite powder with metal fuel and oxidant, and the dye material coated on the surface of the light igniter layer and the surface of the light igniter layer where the chemical energy is converted into thermal energy by the energy applied from outside In order to remotely ignite the dye-coated light igniter comprising a light ignition selective layer to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer to cause ignition and explosion,
A light irradiation unit having irradiation means for performing laser irradiation of each different wavelength in accordance with the type of dye material which selectively increases the light absorption of a specific wavelength; And
Reflecting means for causing the light emitted from the irradiating means to be irradiated to the dye-coated light viscous agent;
Light intensity measuring means for measuring the intensity of the irradiated laser light;
A dye-coated light-igniter is located in the light-ignition initiation region receiving the laser light, the projectile is filled with the main propellant based on Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) in the solid propellant region; Remote ignition system of dye coating light brightener utilizing selective light absorbance. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 광 조사부는,
가변형 다이오드로 여기되는 고체 레이저(diode-pumped solid state, DPSS)이고,
조사되는 레이저 파장은 가시광 영역인 파장이 450 nm, 출력범위가 ~1000 mW인 Blue 레이저 또는,
파장이 532 nm, 출력 범위가 ~1286 mW인 Green 레이저 또는,
파장이 671 nm, 출력범위가 ~1000 mW인 Red 레이저를 선택적으로 조사하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템.The light irradiation part according to claim 14 or 15,
Is a solid-pumped solid state (DPSS) excited with a variable diode,
The irradiated laser wavelength is a blue laser having a wavelength of 450 nm and an output range of ˜1000 mW, or
Green lasers with a wavelength of 532 nm and an output range of ~ 1286 mW, or
A remote ignition system of a dye coated light igniter using selective light absorbance, characterized in that it selectively irradiates a red laser having a wavelength of 671 nm and an output range of ˜1000 mW. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 광 조사부는 N-719 염료가 코팅된 Al/CuO 기반 나노고에너지 복합체 분말을 점화하기 위해서 각각의 RGB 레이저 파장에 대하여 최초 점화개시를 위해 요구되는 레이저의 단위 면적당 출력 값이,
Blue 레이저의 경우 5.125 Wcm-2 이고, Green 레이저의 경우 8.245 Wcm-2 이고, Red 레이저의 경우 11.226 Wcm-2 인 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템.16. The unit of laser according to claim 14 or 15, wherein the light irradiation unit is required for initial ignition start for each RGB laser wavelength in order to ignite the Al / CuO based nanohigh energy composite powder coated with the N-719 dye. The output value per area,
A remote ignition system of a dye-coated light brightener using selective light absorbance, characterized in that it is 5.125 Wcm -2 for Blue laser, 8.245 Wcm -2 for Green laser, and 11.226 Wcm -2 for Red laser. 제 14 항 또는 제 15 항에 있어서, 광 조사부는,
레이저 광의 파장이 길수록 동일한 물질을 점화하기 위해서는 레이저 광의 출력 밀도를 높여야 하는 것을 이용하여 각 파장별 레이저 광의 출력값을 제어하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 시스템.The light irradiation part according to claim 14 or 15,
2. The remote ignition system of a dye-coated light igniter using selective light absorbance, characterized in that the output light intensity of each wavelength is controlled by increasing the power density of the laser light in order to ignite the same material as the wavelength of the laser light is longer. 금속 연료 및 산화제를 갖는 나노 고에너지 복합체 분말로 구성되어 외부에서 인가되는 에너지에 의해 화학적 에너지가 열에너지로 변화되어 점화 및 폭발이 일어나는 광점화 물질층과, 상기 광점화물질층의 표면에 코팅되는 염료 물질로 이루어져 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시켜 광점화물질층의 광열 반응을 유도하여 점화 및 폭발이 일어나도록 하는 광점화 선택층을 포함하는 염료 코팅 광점화제;가 레이저 광을 받는 광점화 개시 영역에 위치하고,
고체추진제 영역에 Potassium Nitrate/Sucrose(KNSU; KNO3/C12H22O11) 기반 주 고체추진제가 채워지는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제;를 갖는 발사체용 고체추진제를 원격에서 점화하기 위하여,
염료 코팅 광점화제를 구성하는 특정 파장의 광 흡수도를 선택적으로 증가시키는 염료 물질에 따라 해당 특정 파장의 레이저 광을 조사하는 단계;
염료 코팅 광점화제를 구성하는 광점화 선택층이 해당 특정 파장에 대한 광흡수도를 증가시키는 단계;
해당 특정 파장에 대한 광흡수도가 증가되어 광점화 선택층에 의해 선택된 레이저 광이 나노고에너지 복합체 분말 기반 광점화 물질층에 레이저광이 조사되는 단계;
광점화제가 점화개시 되면서 화염이 발생하고 연속적으로 KNSU 기반 주 고체추진제에 화염이 전파되어 연소 현상을 일으키면서 동시에 추진력 발생이 이루어지도록 하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 선택적 광 흡수도를 이용하는 염료 코팅 광점화제의 원격 점화 방법.It is composed of nano high energy composite powder having metal fuel and oxidizing agent, and the dye is coated on the surface of the light igniter layer and the surface of the light igniter layer where the chemical energy is converted into thermal energy by the energy applied from the outside and ignition and explosion occurs A dye-coated light igniter comprising a light ignition selective layer made of a material to selectively increase the light absorption of a specific wavelength to induce a photothermal reaction of the light igniter layer to cause ignition and explosion; Located in the initiation area,
A solid propellant for a projectile having a dye-coated light-enhancer using selective light absorption, characterized in that the main solid propellant based on Potassium Nitrate / Sucrose (KNSU; KNO 3 / C 12 H 22 O 11 ) is filled in the solid propellant region; To light remotely,
Irradiating laser light of the specific wavelength according to the dye material which selectively increases the light absorbency of the specific wavelength constituting the dye coating light-igniter;
Increasing the light absorbance for the particular wavelength by the light ignition selection layer constituting the dye coated light igniter;
Irradiating the laser light on the nanohigh energy composite powder-based light igniter layer with the laser light selected by the light ignition selective layer to increase the light absorbance for the specific wavelength;
When the light igniter starts to ignite, the flame is generated and continuously propagates the flame to the KNSU-based main solid propulsion agent to cause a combustion phenomenon and at the same time to generate a propulsion force; a dye using a selective light absorbance comprising a Remote lighting method of coating light brightener.
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