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일반 | 제트엔진용 초고온 소재 개발

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작성일13-04-04 09:54 조회6,845회

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제트엔진용 초고온 소재 개발


재료, 단결정 초내열합금 개발


 


 재료연구소(소장 강석봉) 신금속연구본부 조창용 박사 연구팀은 상용합금에 비해 고온에서의 수명은 2.5배, 변형에 대한 저항성은 3.5배로 현격하게 증가된 단결정 초내열합금 개발에 성공하였다.


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 단결정은 용융상태의 금속을 한 쪽 방향으로 응고시켜서 금속의 원자 배열 방향이 바뀌는 경계이자 고온에서 취약한 성질을 나타내는 결정립계가 없도록 주조된 상태이며 초내열합금은 니켈을 기본 원소로 알루미늄, 타이타늄, 탄탈륨, 텅스텐, 몰리브데늄, 코발트 등 여러 합금원소를 첨가하여 만들어지는데 고온 특성이 가장 우수한 합금 중 하나이다.


 


 초내열합금을 단결정으로 주조하면 고온에서의 수명이 극대화 되기 때문에 항공기 엔진이나 발전용 가스터빈의 블레이드 등과 같이 높은 온도에서 큰 응력을 받는 부품에 사용할 수 있다.


 


  에너지 및 환경문제로 가스터빈의 고효율화, 대형화 추세에 따라 소재 강국인 일본, 미국 등을 중심으로 더 높은 온도에서 사용할 수 있는 초내열합금 개발이 이루어지고 있으나 루데늄, 이리듐, 백금 등의 고가 원소가 첨가되어 사용이 꺼려지고 있다. 이번에 개발된 합금은 고가 원소의 함량을 최소한으로 억제하면서 우수한 특성을 나타내도록 조성을 조절하여 개발되었기 때문에 경제적인 면을 고려하여도 우수한 연구 결과라 할 수 있다.


 


 현재 국내의 발전용 가스터빈과 항공기 엔진 및 선박용 가스터빈의 경우 국내 독자 모델이 없이 전량 외산에 의존하고 있다. 본 합금 개발을 통해 국산 고유 합금을 보유하게 되었으며 가스터빈 국산모델 개발 추진에 탄력이 더해질 전망이다.


 


 연구팀은 본 합금에 대한 물질 특허를 국내 뿐아니라 관련분야의 선진국인 미국, 일본 등에도 출원하여 최근 일본 특허가 등록 되었다.


 


 연구책임자인 조창용 박사는 “초내열합금 분야는 항공, 발전, 국방 등과 밀접한 관계가 있는 전략적 연구분야이지만 선진국과의 기술격차 및 기술종속이 심한 분야로 이번 합금개발로 기술격차를 크게 줄일 수 있게 되었다는데 의미가 있다” 라고 말했다.