기계/재료

소재게놈 방법으로 신형 둔감 고에너지 폭약 분자 제조

발행일 : 2018 / 06 / 30

최근 중국공정물리연구원 화공재료연구소 에너지소재게놈연구센터 에너지분자개발팀은 최초로 소재게놈 방법으로 신형 둔감 고에너지 폭약 분자의 신속 설계 및 선별을 달성하였으며 또한 2단계법으로 신형 둔감 고에너지 폭약 분자를 성공적으로 제조하였다. 이는 소재게놈 아이디어를 최초로 폭약 개발 분야에 활용한 성공 사례이다. 해당 연구 성과는 최근 “Nature Communications”에 온라인으로 게재되었다.

둔감/고에너지는 각각 폭약의 안전성과 파괴 성능을 대표하며 한 쌍의 역적 상관관계를 이루는 성능지표이다. 둔감 고에너지 폭약(IHE)으로 현대 무기시스템의 고파괴력과 고안전성 실현이 가능하므로 세계 군사강국은 IHE 개발에 노력을 기울이고 있다. 하지만 전통적 시행착오적 제조 로드맵은 위험성이 크고 원가가 높으며 효율이 낮은 등 문제가 존재하기에 둔감/고에너지 간 최적 평형점을 찾는데 어려움이 크다. 최근에 고에너지 밀도 소재 분야에서 관심을 받고 있는 “소재게놈”은 원소주기표 원소를 선별해 새로운 소재 미시적 구조를 조합해낼 수 있어 신소재 개발의 선진적 방법으로 인정받고 있다.

연구팀은 소재게놈공학 아이디어를 신형 IHE 개발에 창조적으로 도입하였다. 또한 에너지소재 데이터베이스 분석, 컴퓨터 보조 대량신속 설계·선별을 통해 신형 둔감 고에너지 단일 기질 폭약(일련번호 ICM-102, 즉 2,4,6-트리아미노-5-니트로피리미딘-1,3-이산화물)을 성공적으로 개발하였다.

실온 측정 밀도 1.95g/cm3,계산 폭발속도 9,000m/s인 해당 폭약 분자는 충격, 마찰, 정전기 등 외부 자극에 둔감할 뿐만 아니라 열안정성이 높고 원가가 낮으며 규모화 합성이 쉬운 등 장점을 보유하는 등 잠재력이 풍부한 IHE이다.

해당 연구는 세계 최초로 “고에너지 소재게놈 과학” 연구개발 새모델을 개척하였고 신형 고성능 단일 기질 폭약 개발 효율을 크게 향상시켰으며 미래 에너지소재학과 발전을 촉진할 전망이다.