일반 | 우주비행기용 열보호 시스템 소재 개발
페이지 정보
작성일19-12-11 08:38 조회11,117회첨부파일
- 보도자료재료연, 우주비행기용 열보호 시스템 소재 개발_191211.pdf (196.3K) 114회 다운로드 DATE : 2019-12-11 08:38:40
관련링크
본문
지구 재돌입용 내열 세라믹 타일 기술 개발에 박차! 재료硏, 우주비행기용 열보호 시스템 소재 개발 |
□ 재료연구소(KIMS, 소장 이정환) 분말/세라믹연구본부 이세훈 박사 연구팀은 재사용이 가능한 우주비행기용
1700℃급 및 1000℃급 내열 세라믹 타일 소재를 국내 최초로 개발하는데 성공했다. ‘고온용 세라믹 타일’의
경우 미국 우주왕복선에 적용된 RCC(Reinforced-Carbon Carbon) 소재보다 우수한 내열 특성을 나타냈고, ‘경량
세라믹 타일’은 국내 전문 소재 업체와의 협업을 통해 100% 국산화를 달성하는데 성공했다.
□ 미(美) 우주왕복선의 선단부에 적용된 ‘고온용 내열 소재’인 RCC 소재는 1500℃까지는 열적 안정성을 가지지만,
이 이상의 온도에서는 보호층인 탄화규소(SiC)의 산화 및 열분해 현상이 발생해 사용이 제한되어 왔다.
ㅇ 한국항공우주연구원(KARI, 원장 임철호)의 한국형 우주비행기 개발 사업에 참여 중인 KIMS 이세훈 박사 연구팀은
사업책임자인 KARI 최기혁 박사 연구팀과 함께 탄화규소(SiC)보다 열적 안정성이 우수한 탄화 지르코늄(ZrC)과
붕화 지르코늄(ZrB2)을 적용해 사용온도를 1700℃까지 증가시켰다. 개발된 소재는 전북대의 고온 플라즈마 풍동
(Plasma Wind Tunnel)을 이용해 1700℃에서 소재의 열적 안정성이 증명됐다.
□ 미(美) 우주왕복선의 하면에 적용되어 지구 재돌입 시 우주왕복선의 파괴를 방지하는 ‘경량 내열 세라믹 타일’은
RCC처럼 높은 내열 온도를 요구하지는 않지만 우주 소재라는 특성 상 그 동안 해외로부터의 수입에 제약이
있어 왔다.
ㅇ KIMS는 국내 소재 전문업체 및 한국세라믹기술원(KICET, 원장 유광수) 김형준 박사와의 협력 연구를 통해 경량
내열 세라믹 타일의 밀도를 0.2g/㎤ 이하로 억제하면서 1000℃에서 우수한 열적 안정성과 단열 특성을
얻어내는데 성공했다.
□ 기존 우주용 내열 소재인 RCC는 내열 온도가 1500℃인 한계가 있었고, 경량 타일의 경우 국내 도입이 어려웠지만,
본 기술을 통해 내열 온도를 1700℃로 개선하고 경량 타일의 국산화를 이뤘다는 측면에서 그 의미가 크다. 특히
경량 단열 타일의 경우 국내 소재 전문 업체와 전문연구소와의 협업으로 우주 소재의 국산화를 달성한데 큰 의의가
있다고 하겠다. 내열 세라믹 타일 소재는 우주왕복선 등 우주 체계의 외부에 적용되어 대기권 재돌입 시 고온 및
고속 입자에 의한 삭마로부터 시스템을 안전하게 보호하는 역할을 하며 우주․항공 및 군사 분야 등에서 활용이
가능하다.
□ 우주용 내열 및 단열 소재 분야의 국내 시장은 아직 활성화되지 않았다. 하지만 해당 분야의 소재가 전량 해외로부터
수입하거나 수입 규제로 적용에 어려움을 겪고 있어 향후 중요성이 빠르게 증가할 것으로 예상된다. 본 기술 개발을
통해 국산화에 의한 수입 대체 효과는 물론, 해외로의 수출도 가능할 것으로 전망된다.
□ 연구책임자인 재료연구소 이세훈 박사는 “본 기술이 상용화되면 우주․항공 및 군사 분야에서 핵심적인 역할을
수행하고 있는 고온 및 초고온용 내열․단열 소재의 국산화와 함께 우주․항공 및 방산 산업의 국제 경쟁력을 높이고
수출에 기여할 수 있을 것.”이라고 말했다.
□ 본 연구 성과는 한국항공우주연구원의 ‘우주비행기 기술 개발 과제’의 지원을 받아 수행됐다. 또한 본 기술은
‘저널 오브 유로피언 세라믹 소사이어티(Journal of the European Ceramic Society)’ 등 최고 수준의 세라믹
분야 저널에 다수 게재됐다.