1. 서 론

최근 러시아와 전쟁을 벌이고 있는 우크라이나에서 미국의 대전차 미사일 재블린(Javelin)은 적의 전차와 기갑전투차량을 파괴하는 게임체인저로서의 역할을 수행하고 있으며 국내 대전차 미사일인 현궁도 동시에 주목을 받고 있다. 상기 대전차 미사일들은 무연(minimum smoke) 추진제를 사용하여 로켓의 발사 위치를 노출시키지 않기 때문에 아군의 임무 수행 및 생존성을 높일 수 있는 것으로 알려져 있다[1].

일반적으로 HTPB(hydroxyl terminated polybutadiene) 기반의 고체 추진제에는 주원료로 Al과 AP(ammonium perchlorate)를 사용하고 있다. Al은 연소가스의 화염온도를 높여 추진제의 비추력을 향상시킬 수 있는 대표적인 금속연료이며, AP는 높은 비추력 제공과 함께 고체 추진제의 연소속도 조절이 용이하여 현재 널리 사용되고 있는 산화제이다. 그러나 Al과 AP는 각각 연소 생성물로 Al₂O₃와 HCl을 배출하고 이는 추진제의 1차 연기(primary smoke)와 2차 연기(secondary smoke)의 원인으로 작용한다[2]. 무연 추진제를 개발하기 위해서는 고체 추진제 조성물에서 Al을 최소화하고 AP의 양을 획기적으로 줄여 HCl의 생성을 억제해야 한다.

상기 관점에서 NEPE(nitrate ester plasticized polyether)계 고체 추진제는 무연 추진제 조성물로서 매우 적합하다. NEPE계 추진제는 AP와 Al의 감소에 따른 비추력 저하를 고에너지 가소제인 BTTN(butanetriol trinitrate), TMETN(trimethylolethane trinitrate), BuNENA(n-Butyl nitroxyethlynitramine), NG(nitroglycerin), DEGDN(diethylene glycol dinitrate) 등으로 대체하거나 분자 화약인 RDX(cyclotrimethylene trinitramine), HMX(cyclotetramethylene tetranitramine), HNIW(hexanitro hexaazaisowurtzitane) 등을 첨가하여 보상할 수 있다.

그러나 고에너지 가소제와 분자 화약은 분자 내 니트로(-NO₂) 작용기를 갖고 있기 때문에 충격파(shock)에 매우 민감한 특징을 갖고 있다[3]. 둔감 고체 추진제를 개발하기 위해서는 미 해군 연구소 NOL(Naval Ordnance Laboratory)에서 개발한 대형 카드 간격 시험(large scale card gap test : LSGT)에서 1.3 위험급수(70장 미만에서 반응)를 부여받아야 한다[4]. RDX는 LSGT 테스트 결과 323장에서 반응하는 1.1 위험급수의 분자 화약으로 NEPE계 추진제의 대표적인 산화제이다[2]. 그러므로 RDX를 산화제로 사용하는 NEPE계 무연 추진제는 보통 1.1 위험급수 추진제로 분류된다.

Table 1은 대표적인 산화제 및 고폭 화약 조성의 충격파 민감도 결과를 정리한 것이다[5,6]. RDX는 323장의 카드 간격에서도 충격파에 반응하는 굉장히 민감한 산화제임을 알 수 있으며 HNIW와 TNT가 그 뒤를 따른다. 그러므로 RDX를 주원료로 사용하는 Composition B와 PBXN-109 조성은 충격파에 민감하게 반응한다. 반면 TATB과 GUDN은 RDX보다 성능은 낮지만 충격파 민감도에서 AP와 유사한 값을 보인다. AP를 고폭 화약 조성으로 첨가하게 되면 PBXW-115처럼 LSGT 카드 간격을 84장까지 줄일 수 있다.

본 연구에서는 둔감 화약인 GUDN을 도입하여 NEPE계 추진제의 충격파 민감도를 획기적으로 낮추면서도 동시에 무연 특성을 만족하는 추진제 조성 개발을 목표로 한다. 추진제 성능과 연기 특성에 대한 이론 계산을 수행하였으며 LSGT 시험을 통해 추진제의 둔감성을 검증하였다.

2. 계산 및 실험

2.1 추진제 성능

추진제의 이론 비추력은 미국 NASA의 CEA(Chemical Equilibrium with Applications) 코드를 이용하여 계산하였으며 이때 연소실과 출구의 압력은 각각 68.9 bar와 1.0 bar이다[7]. 폴리머로 GAP(glycidyl azide polymer)과 PCL(polycaprolactone polymer)을 사용하였으며 고에너지 가소제로 BTTN과 TMETN을 일정비로 혼합하였다. 산화제는 RDX와 AP, GUDN으로 구성하였다.

2.2 AGARD 연기등급

Fig. 1은 AGARD(Advisory Group for Aerospace Research and Development) Advisory Report 287에 따르면 추진제의 연기등급은 1차 연기와 2차 연기로 나뉜다[2]. 1차 연기는 금속연료를 함유한 추진제의 연소과정에서 발생하는 것으로 고체상의 입자 구름이 이에 해당된다. 2차 연기는 연소 생성물 중 산성을 띠는 일부 기체, 염산이나 불산이 대기의 수분과 함께 응축될 때 형성되는 안개의 일종이다. 대기의 온도와 습도에 영향을 받으며 비행운이 여기에 해당한다.

Fig. 1.

AGARD smoke classification.

AGARD 연기등급에 따라면 A에서 C로 갈수록 연기가 강하게 발생하는 것을 의미한다. 1차 연기의 경우 금속산화물에 의해 빛이 차폐되는 정도를 나타낸 것으로 0에서 1로 갈수록 연기에 의해 빛이 많이 차단되는 것을 말하며 그만큼 빛이 산란되어 우리 눈에는 연기로 관측된다. 2차 연기는 공기 중의 수분이 포화 수증기가 되기 위한 상대습도를 말한다. 염산에 의해서 낮은 상대습도임에도 불구하고 안개가 쉽게 생성된다.

1차 연기등급 AGARDP를 구하기 위해서는 CEA 계산 결과로부터 빛 투과율을 계산해야 한다[2]. 이론적으로 투과율, Tr(Transmittance = I/I₀)은 Eq. 1과 같이 표현할 수 있다.

여기서 Q는 평균 흡광계수(mean extinction coefficient), D₃₂는 자우타 평균 입경(sauter (volume-to-surface) mean diameter), C_v는 입자의 체적 농도(volume concentration of particles (volume of particles/volume of mixture)), L은 빛이 투과하는 경로 길이(path length which contains particles), I는 투과광의 강도(intensity of transmitted light), I₀는 입사광의 강도(intensity of incident light)를 각각 나타낸다. 여기서 C_v는 다음과 같이 변환시킬 수 있다.

여기서 C_m은 입자의 질량 농도(mass concentration of particles), ρ는 입자의 밀도를 나타낸다.

N은 입자의 광학 특성치로 Q/D₃₂에 비례한다.

L은 입자와 관계없이 동일하고 밀도는 비중(specific gravity, SG)에 비례하므로, Eq. 2와 Eq. 3을 이용하여 Eq. 1을 다음과 같이 바꿀 수 있다.

m_p와 m_mix는 각각 입자와 혼합물의 질량을, P, M_n, R, T는 각각 압력, 혼합물의 분자량, 이상기체 상수, 온도를 나타낸다. 연소 생성물이 대기와 충분히 혼합된 상태라고 가정하면 P, M_n, T는 상수로 취급할 수 있다. 그 결과 궁극적으로 응축물 i의 질량 백분율은 다음과 같이 정리된다.

N이 1일 때, 모든 종류의 응축물 입자들을 고려함으로써 AGARDP는 다음과 같이 정의된다.

AGARDP는 0에서 1 사이의 값을 가지며, 0.35 이하는 A등급, 0.35 초과 0.9 이하는 B등급, 0.9 초과는 C등급으로 분류된다.

이차연기는 추진제 연소에 의해 생성되는 산과 증기가 대기 중 수증기의 용해도를 낮춰 발생하게 된다[2]. 이차연기가 형성되기 위한 조건은 대기 중에 있는 수증기의 분압(PH2O,amb)과 추진제 연소에 의해 응축 가능한 기체들의 분압(Pexhaustcondensibles)을 합한 값이 포화 수증기압(Psat)과 같을 때이다.

1기압, 273.15 K하에서 연소가스가 1,000분의 1의 비율로 대기와 충분히 혼합된다고 가정하면, 위 Eq. 8은 다음과 같이 정리된다.

여기서 f는 몰분율을 나타낸다. 염산과 불산에 의해 감소되는 포화 수증기압(P_sat)은 다음의 감압인자 K(depression factor)를 사용하여 구할 수 있다.

대기압 273.15K 조건에서의 포화 수증기압(P_sat,norm)은 6.1078 mbar이다.

STANAG-6016의 HCl 농도에 따른 K값을 Eq. 11과 같이 피팅할 수 있다.

여기서 상수 K₀는 1.3394, a는 -0.9940, b는 0.0871, R²는 0.9993이다. p는 염산의 분압(partial pressure)으로서 연소가스가 1,000분의 1로 희석되었기 때문에 총 분압 1 mbar에 염산의 몰분율을 곱해서 구할 수 있다. Eq. 10을 Eq. 9에 대입하면 Eq. 12와 같이 정리할 수 있으며, 상대습도 백분율은 Eq. 13과 같이 정의된다.

AGARDS는 상대습도 백분율 Eq. 13을 Eq. 14와 같이 정리하여 나타낼 수 있다.

AGARDS가 90 이상이면 A등급, 99 미만이고 55 이상이면 B등급, 55 미만이면 C등급으로 분류된다.

2.3 추진제 제조

본 연구에서 개발된 NEPE계 둔감 무연 추진제는 Table 2와 같이 GAP 또는 PCL 폴리머에 고에너지 가소제인 BTTN과 TMETN을 일정 비율로 혼합하여 제조되었다. 추진제 혼합은 50℃ 진공 하에서 Planetary 1 Gallon 혼합기를 사용하여 실시하였다. 경화제로는 IPDI(isophorone diisocyanate)와 N-3200을 사용하였으며 경화촉매로 TPB(triphenyl bismuth)와 DNSA(dinitrosalicylic acid)를 혼용하여 사용하였다. 첨가제로는 안정제 NMA (N-methyl aniline)와 2-NDPA(2-Nitrodiphenyl amine), 금속연료 Al, 연소 촉매 Fe₂O₃가 사용되었으며 함량은 1% 미만이다.

3. 결과 및 토의

3.1 GAP 바인더 추진제의 이론 성능

NEPE계 추진제는 고에너지 가소제의 함량에 따라 추진제의 물성과 성능 모두 크게 영향을 받는다. 폴리머 대비 가소제의 비율 Pl/Po(plasticizer/polymer)는 NEPE계 추진제 조성 설계에 있어서 매우 중요한 인자이다. 이론 비추력 계산을 Pl/Po가 중량비로 각각 0.5와 1.0인 두 개의 경우에 대해 실시하였다. 이때 바인더 함량의 경계조건은 30%에서 60%로 설정하였다.

Fig. 2(a)는 Pl/Po가 0.5일 때, GAP 추진제의 이론 비추력을 나타내며 225.8s에서 256.7s의 분포를 보인다. 실시예로 Binder:AP:RDX=40:20:40의 조성은 붉은색 선과 같다. 바인더 자체의 비추력은 AP나 RDX보다 낮다. 그러므로 RDX의 함량을 고정시키고 바인더 일부를 AP로 치환하게 되면 추진제의 비추력은 점점 증가하게 된다. 이와 유사하게 AP의 함량을 고정시키고 바인더 일부를 RDX로 치환하면 비추력 역시 증가하게 된다. Fig. 2(b)는 상기 조성의 AGARDS 분포를 나타낸다. B등급을 만족시키기 위해서는 AGARDS가 55 이상의 분포를 갖도록 추진제 조성을 설계해야 한다. HCl 가스는 AGARDS를 결정하는 중요한 연소생성물로 AP 양에 의해 그 농도가 결정된다. AP는 비추력 향상과 연소속도 조절에 있어 매우 유용하며 충격파에도 둔감하기 때문에 요구 조건이 만족하는 한 최대로 사용한다. 바인더의 함량이 각각 30%와 60%일 때 AGARDS B등급을 만족하는 AP의 최대 함량은 21%과 28%이다.

Fig. 2.

Theoretical specific impulse and AGARDS of GAP-based propellants: (a, b) at Pl/Po = 0.5 and (c, d) at Pl/Po = 1.0.

Fig. 2(c)는 Pl/Po가 1.0일 때, GAP 추진제의 이론 비추력을 나타내며 235.5 s에서 258.8 s의 분포를 보인다. 고에너지 가소제의 함량이 증가함에 따라 비추력 또한 증가한 것을 알 수 있다. 특히 바인더 함량이 높을수록 비추력 상승효과는 더욱 두드러진다. 그러나 가소제가 늘어난 만큼 충격파에 민감한 니트로 작용기도 동시에 늘어나게 되고 추진제의 물성도 저하되기 때문에 원료 간의 균형이 매우 중요하다. Fig. 2(d)는 상기 조성의 AGARDS 분포를 나타낸다. 바인더가 60%인 경우 AP를 최대 24%까지 사용하여 AGARDS B등급을 만족시킬 수 있다. 반면 바인더가 30%까지 줄어들게 되면 AP를 최대 19%까지만 사용할 수 있다. 추진제의 둔감성을 높이기 위해 충격파에 민감한 RDX를 GUDN으로 치환하게 되면 비추력 감소는 불가피하다. 그러므로 본 연구에서는 GUDN 도입으로 인한 비추력 감소 등을 고려하여 Pl/Po=1.0인 바인더를 초기 조성으로 설정하였다.

NEPE계 추진제는 일반적으로 30%∼40%의 바인더를 포함하고 있다. 먼저 바인더의 함량을 30%로 고정시키고 RDX, GUDN, AP로 이루어진 추진제의 비추력을 계산하였다. 이론 비추력은 Fig. 3(a)와 같이 최대 257.4s에서 최소 214.4s의 분포를 갖는다. N.%는 Normalized %로서 실제 산화제의 함량 70%를 100%로 환산한 값이다. 예로 AP 30.0N.%는 추진제 총 무게의 21.0%에 해당하는 수치다. 목표로 하는 이론 비추력 230s는 Fig. 3(a)와 같이 붉은색 점 사이에 존재하는 것을 알 수 있다. 이때 AP는 27.3N.%(19.1%) 이하, RDX는 40.0N.%(28.0%) 이하의 분포를 갖는다. Fig. 3(b)는 상기 추진제의 AGARDS의 분포를 나타낸다. AGARDS가 55인 조성은 AP가 대략 27.0N.%(19.0%)인 경계에 존재하며 AGARDS는 RDX와 GUDN의 함량에 크게 영향을 받지 않는다. 그러므로 Fig. 3(a)와 3(b)를 종합해 보면 230s에 해당하는 조성은 AGARDS B등급도 동시에 만족시키는 것을 알 수 있다.

Fig. 3.

Theoretical specific impulse and AGARDS of GAP-based propellants with GUDN: (a, b) at 30% and (c, d) at 40% binder.

Fig. 3(c)는 바인더의 함량이 40%일 때의 RDX, GUDN, AP로 이루어진 추진제의 이론 비추력을 나타내며, 최대 253.1s에서 최소 214.4s의 분포를 갖는다. 이론 비추력 230s의 경계는 AP 32.4N.%(19.4%) 이하, RDX 50.8N.% (30.5%) 이하의 분포를 갖는다. 바인더 함량 30%와 비교하여 RDX의 함량은 줄어들었다. Fig. 3(d)는 상기 추진제의 AGARDS 분포를 나타낸다. AGARDS가 55인 조성은 AP가 대략 35.0N.%(21.0%)인 경계에 존재하며 AGARDS는 Fig. 3(b)와 유사하게 RDX와 GUDN의 함량에 크게 영향을 받지 않는다. 결과적으로 바인더의 함량을 40%로 늘리게 되면 상대적으로 더 많은 양의 AP가 사용되며, 높은 비추력을 얻기 위해서는 AGARDS = 55의 선을 따라 RDX가 증가하는 방향으로 조성을 설계해야 한다.

3.2 PCL 바인더 추진제 성능

일반적으로 고상의 PCL을 용해시키기 위해서는 상대적으로 GAP보다 많은 양의 가소제가 필요하다. Fig. 4(a)는 Pl/Po가 1.5일 때, PCL 추진제의 이론 비추력을 나타낸다. PCL은 GAP보다 상대적으로 에너지가 낮기 때문에 높은 가소제 함량에도 불구하고 203.8s에서 247.0s의 낮은 비추력 분포를 보인다. GAP 바인더와 유사하게 바인더 함량이 동일한 경우, AP의 함량이 증가할수록 추진제의 비추력 또한 점점 증가한다. Fig. 4(b)는 상기 조성의 AGARDS 분포를 나타낸다. GAP과 유사하게 바인더의 함량이 30%와 60%일 때 AGARDS B등급을 만족하는 AP의 최대 함량은 각각 21%과 26%의 분포를 갖는다.

Fig. 4.

Theoretical specific impulse and AGARDS of PCL-based propellants: (a, b) at Pl/Po = 1.5 and (c, d) at Pl/Po = 2.0.

Fig. 4(c)는 Pl/Po가 2.0일 때, PCL 추진제의 이론 비추력을 나타내며 211.7s에서 250.1s의 분포를 보인다. GAP 추진제와 동일하게 고에너지 가소제가 증가함에 따라 비추력 또한 증가하는 것을 알 수 있다. Fig. 4(d)는 상기 조성의 AGARDS 분포를 나타낸다. AGARDS B등급을 만족시킬 수 있는 AP의 최대 함량은 바인더가 30%와 60%일 때 각각 19%와 25%이다. GAP 추진제와 동일하게 RDX를 GUDN으로 치환하여 추진제의 충격파 둔감성을 높이고자 하므로 감소되는 비추력을 고려하여 비추력이 높은 Pl/Po=2.0인 바인더를 초기 조성으로 설정하였다.

PCL 바인더의 함량을 30%로 고정시키고 RDX, GUDN, AP로 이루어진 추진제의 비추력을 Fig. 5(a)와 같이 계산하였다. 이때 최대, 최소 비추력은 각각 202.5 s과 246.6 s이며, 비추력 230s를 만족하는 AP의 분포는 42.8N.% (30.0%) 이하, RDX의 분포는 11.4N.%(8.0%)∼72.8N.% (51.0%)를 갖는다. PCL 바인더는 GAP보다 비추력이 낮기 때문에 RDX의 함량이 상대적으로 높게 형성되어 있다. Fig. 5(b)는 AGARDS 55는 AP 기준 27.7N.%(19.4%)와 30.0N.%(21.0%) 사이에 존재한다. GAP 바인더 30%의 조성보다 AP의 함량이 소폭 증가한 것을 알 수 있다. AGARDS = 50 경계조건은 AP 28.3N.%(19.8%)와 30.0 N.%(21.0%)이다.

Fig. 5.

Theoretical specific impulse and AGARDS of PCL-based propellants with GUDN: (a, b) at 30% and (c, d) at 40% binder.

Fig. 5(c)와 같이 PCL 바인더의 함량이 40%일 때, 이론 비추력은 산화제 함량이 줄어들면서 비추력 분포가 198.8s에서 237.9s로 낮게 형성되어 있다. GAP 추진제와 유사하게 바인더 함량 증가에 따라 230s의 경계는 AP 50.0N.%(30.0%) 이하, RDX 24.5N.%(14.7%) 이상의 분포를 갖는다. AGARDS 55 구간의 AP는 36.4N.%(21.8%)와 37.6N.%(22.6%) 사이에 존재한다(Fig. 5(d)). PCL 추진제도 바인더 함량을 40%로 늘릴 경우 AP의 상대적인 양도 유사하게 증가하였다.

3.3 추진제 특성 시험

제조된 3종의 추진제에 대해 스트랜드 버너 연소속도와 LSGT 시험을 각각 수행하였다[8]. 연소속도 측정 시편은 직경이 6 mm이고 길이가 88.9 mm인 궐련형이며 에폭시 수지를 도포하여 측면 연소를 방지하였다. 질소 분위기에서 시편 3개에 대해 동시 점화 및 연소를 진행하였으며 측정 결과 0.1 mm/s 이하의 표준편차를 보였다. Fig. 6은 추진제의 스트랜드 버너 연소속도를 나타낸다. G-1 추진제는 1,000 psia에서 16.9 mm/s의 연소속도를 가지며 압력지수 n은 0.6669의 값을 가진다.

Fig. 6.

Burning rates of propellants G-1, G-2, and P-1 by strand burner.

Fig. 7(a)는 G-1 추진제의 LSGT 결과를 보여준다. GAP 두께 51.5장에서 반응하지 않았다. NOL의 기준에 의거 70장 미만에서의 반응이 예상되므로 1.3 위험급수의 추진제로 판정하였다.

Fig. 7.

LSGT results of propellant G-1 at 51.5 cards (a), propellant G-2 at 60 cards (b), propellant P-1 at 70 cards (c), and propellant P-1 at 65 cards (d).

AN은 무연 추진제의 대표적인 산화제로 연소 생성물로 염산을 발생시키지 않는다. 다만 흡습성이 높고 상전이 문제 등으로 추진제에 과량 사용할 수 없다. 본 연구에서는 10%만 사용하여 둔감 무연 성능을 만족시키는 추진제 조성물 G-2를 설계하였다. GUDN과 AP의 양이 줄어든 대신 RDX는 1.3% 증가하였다. Fig. 6과 같이 연소속도는 1,000 psia에서 14.1 mm/s이며 압력지수는 0.6653으로 높은 편이다. Fig. 7(b)는 G-2 추진제의 LSGT 결과를 보여준다. GAP 두께 60장에서 반응하지 않았으므로 1.3 위험급수의 추진제로 판정하였다.

PCL을 사용한 P-1 추진제는 GAP 대비 폴리머 자체의 에너지가 낮으므로 연소속도 또한 상대적으로 느린 편이다. Fig. 6에서도 알 수 있듯이 P-1은 10.1 mm/s의 연소속도와 0.5592의 압력지수를 갖는다.

Fig. 7(c)와 7(d)는 P-1 추진제의 LSGT 결과를 보여준다. GAP 두께 70장에서 반응하지 않고 65장에서 반응했으므로 1.3 위험급수의 추진제로 판정하였다.

Fig. 8은 CEA로 계산된 추진제별 연소 생성물의 이론 함량을 나타낸다. G-2는 G-1 대비 AP의 함량이 적기 때문에 HCl의 양도 상대적으로 적은 것을 알 수 있다. AN은 연소생성물로 H₂O를 과량 생성시키기 때문에 HCl의 양이 적음에도 불구하고 AGARDS B등급을 만족시키기 매우 어렵다. 본 연구에서는 AN의 함량을 고정시키고, AP의 양을 점차 줄여가면서 AGARD AB등급을 만족하는 최적의 조합을 G-2와 같이 설계할 수 있었다.

Fig. 8.

Theoretical gas products of propellants G-1, G-2, and P-1.

GUDN과 RDX는 AP나 AN보다 상대적으로 OB(oxygen balance)가 낮기 때문에 연소 시 불완전 연소 가스를 발생시킨다. 본 연구에서는 고체 추진제 조성물로 GUDN을 과량 사용하였기 때문에 Fig. 8과 같이 연소 생성물로 CO나 H₂가 많이 생성된다. G-2는 G-1 대비 OB가 높은 산화제 즉, AP와 AN의 총 함량이 높기 때문에 연소생성물 CO와 H₂의 함량이 줄어들고 대신 완전연소 가스인 CO₂가 증가하는 것을 알 수 있다.

P-1 추진제는 PCL 폴리머를 사용하였기 때문에 GAP을 사용한 G-1, G-2 대비 연소 생성물 중 질소의 함량이 낮은 것이 특징이다. H₂O의 함량은 G-2와 유사하게 AN이 9% 포함되어 있기 때문에 상대적으로 높은 편이다.

4. 결 론

본 연구는 충격파에 민감한 NEPE계 추진제를 둔감화시키기 위한 노력의 일환으로 수행되었다. 기본적으로 고에너지 가소제와 분자 화약을 사용하는 추진제의 특성상 충격파에 민감할 수밖에 없다. 이를 극복하기 위해 둔감 화약인 GUDN을 추진제에 도입하여 충격파 민감도를 낮추고 CEA 계산을 통해 AGARD 연기등급 AB를 만족시킬 수 있는 최적의 조성을 설계하였다.

GAP 바인더 기반의 추진제는 PCL 바인더 기반의 추진제보다 이론 비추력이 높게 형성되어 있다. AGARDS B 등급을 만족시키는 AP의 함량은 20% 내외로 두 추진제 모두 바인더의 함량이 높아질수록 AP의 최대 함량 또한 증가하는 경향을 보였다. RDX를 GUDN으로 치환하게 되면 추진제의 비추력은 감소하지만 AGARDS에는 큰 영향을 주지 않았다.

추진제의 무연 특성을 확보하기 위한 AGARDP A 등급은 1차 연기의 원인인 금속연료를 제거함으로써 쉽게 만족시킬 수 있다. 그러나 추진제가 AGARDS B 등급 이상이 되기 위해서는 근본적으로 HCl의 공급원인 AP의 사용을 줄여야만 한다. AN은 AP를 대체할 수 있는 대표적인 산화제이지만 연소생성물로 H₂O를 과량 생성하기 때문에 AGARDS B 등급을 맞추기 위한 조성의 미세 조정이 필요하였다.

결과적으로 GUDN을 고체 추진제의 조성물로 사용하여 충격파에 둔감한 NEPE계 추진제를 개발할 수 있었다. GAP과 PCL 기반의 추진제에 대해 각각 LSGT 시험을 수행하였으며 모두 70장 미만에서 반응하여 1.3 위험급수의 추진제로 판정하였다.