소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

분말/세라믹연구본부

분말/세라믹연구본부

실장 박영조

연구실 소개

엔지니어링세라믹연구실은 기계적/열적 응력하에서 사용되는 세라믹 소재의 물성/수명 향상 기술 및 엔지니어링 세라믹스에 특정 기능을 부여/강화한 맞춤형 신소재 세라믹 기술을 개발하는 연구를 수행하고 있다.

055-280-3356

주요 실적

NIMS, AIST, TU darmstadt 등과 국제교류 및 국제 공동 연구
“이트리아 기반 전기전도성 내플라즈마 부재 및 그 제조 방법” (한국/10-2014-0136865) 외 국내외 특허 12건 출원
“다공성 반응소결질화규소용 가소결 실리콘 과립 분말 제조 방법” (미국/8,808,614) 외 국내외 10건 등록

주요 연구분야

고강도/고인성/내마모/저비용 소재 및 초고온 세라믹 소재 기술
방탄/IR윈도우 투명 세라믹 소재 기술
수처리용 친환경 다공성 세라믹 소재 기술
극한 환경용 섬유강화 복합 세라믹 재료 개발
3D프린팅 기술을 이용한 경조직 재생용 의료부품 개발

연구개발 추진실적

방탄/IR윈도우 투명 세라믹 소재 기술

[과제 소개]

  • 현대전에서 전투차량/함정/항공기 방탄 및 개인방호의 중요성 강조
  • IR 투과창 소재는 무기체계상 유도무기의 눈과 같은 역할을 수행하는 핵심 소재
  • 본 과제는 핵심방산소재기술개발사업 (2014-2018) 의 지원 하에 Vis-IR 영역 광투과 다결정 세라믹 소재를 연구 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 세라믹 프로세싱의 고도화 (순도, 분산, 성형, 소결)
  • 전주기 연구 (원료분말합성기술+성형기술+소결기술)
  • 기구축 흑연로 인프라를 이용 저가격/고투과 투명 이트리아 소결 기술 개발
  • 상용 나노분말 이용 무응집 균일 성형을 통한 고강도/고투과 스피넬 소결 기술 개발
KIMS의 투명 세라믹스 (좌) 스피넬 (우) 이트리아

수처리용 친환경 다공성 세라믹 소재 기술

[과제 소개]

  • 세라믹으로 구성된 분리막 제조기술로서, 높은 분리효율과 pH, 압력, 온도 등 극한조건에서 높은 내구성을 가지며 내환경성을 보유하는 소재 개발 기술
  • 다양한 천연소재를 사용하여 저가의 상용화 가능 수처리 필터 제조 공정 기술 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 세라믹 지지체 기공제어 분야와 기능성 부여 분야, 세라믹 지지체 압출 공정 제어 분야 등 3 분야로 크게 구분하여 연구가 추진
  • 다공성 세라믹스 기공 제어 기술 : 기공크기(0.1 ㎛), 강도 (20MPa 이상)
평관형 압출체의 외형
대면적 코팅된 수처리 필터

세라믹 섬유강화 복합재료 개발

[과제 소개]

  • 우주·항공, 에너지, 원자력 등 다양한 분야에 적용될 것으로 예상되는 세라믹 섬유강화 복합재료 제조 및 물성 측정
  • SiCf/SiC 및 Cf/ZrB2, Cf/HfC 등 다양한 조성의 세라믹 섬유강화 복합재료 제조 공정 개발 중
  • ZrB2, HfB2, HfC, TaC, Ta4HfC4 등 다양한 조성의 초고온 세라믹스 초고순도 분말 합성 및 성형, 소결 공정 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 가압소결법 (NITE) 및 전구체 함침법 (PIP)을 이용한 SiCf/SiC 섬유 강화 복합재료 제조
  • 다양한 고순도, 고품위의 초고온 세라믹스 나노 분말 합성기술 개발 (~100nm, 순도: >99.9%, HfB2, HfC, TaC, Ta4HfC 등)
  • 독일 TU darmstadt와의 공동연구로 탄소 섬유 및 SiC 섬유 강화 초고온 세라믹스 복합체 제조
초고온 세라믹 분말
SiCf/SiC 복합체
초고온 세라믹 복합체 응용분야

골조직 재생용 바이오세라믹 기반 기능성 지지체의 실온 공정법 개발

[과제 소개]

  • 생체세라믹 소재 기술기반 경조직 재생용 3차원 지지체 개발연구 (중견연구자사업, 도약과제)
  • 퇴행성 골질환 대응 융복합 소재기술 개발 (주요사업, 출연(연)간 시범협력·융합사업)

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 세라믹 3D프린팅 기술을 이용한 경조직 재생용 생체세라믹 지지체 개발
  • 무소결 세라믹 지지체 제조공정 개발
  • 식품유래성분을 이용한 골다공증 환자 맞춤형 세라믹 지지체 제조공정 개발 및 기능성 평가
  • 세라믹-세포 동시프린팅 기술 개발
(좌) 세라믹-세포 코어-쉘구조 지지체, (우) 골다공증 환자용으로 개발된 지지체의 세포분화 효율 증진비교

향후 연구계획

  • 랩스케일 투명 세라믹스의 실형상화 공정 개발
  • 친환경 정화용 다공성 세라믹 소재 개발
  • 극한 환경용 섬유강화 복합 세라믹 재료 개발
  • 경조직 재생유도용 고기능성 지지체 소재 및 공정 개발
  • 고강도 고정밀 세라믹 3D프린팅 공정기술 개발