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극한소재연구소

고온재료연구실

실장 최백규
실장 최백규

연구실 소개

고온재료연구실은 발전용 가스터빈, 항공기용 제트엔진, 국방산업 등에서 활용되는 고온 구조용 소재와 부품의 고성능화 및 내환경성 향상을 위하여 특성이 우수한 초내열합금 개발과 주/단조, 용해, 3D 프린팅 공정 등의 제조 공정 기술 개발, 소재/부품 특성 평가 등의 연구를 수행하고 있다.

055-280-3321

주요 실적

  • 복합화력 발전용 가스터빈 단결정 및 일방향응고 고온 소재 관련 논문 게재 5편, 국내외 특허 등록 1건
  • 650℃급 Ni기 초내열합금 분말 제조기술 및 3D 프린팅 공정기술 개발 관련 논문 게재 2편

주요 연구분야

  • 가스터빈용 단결정/일방향응고 소재 개발 및 부품 제조기술 개발
  • 고효율 에너지플랜트용 내환경 초내열합금 개발
  • 복합화력 발전 증기터빈용 소재 및 부품 제조기술 개발
  • 초내열합금 3D 프린팅 기술 개발
  • 가스터빈 고온부품 접합 소재 및 재생 공정 기술 개발

향후 연구계획

  • 발전용 가스터빈 고온 부품용 소재물성 시험 인프라 및 특성 DB 구축
  • 니켈기 초내열합금 3D 프린팅 및 후처리 공정기술 개발
  • 항공기 엔진용 초내열합금 개발 및 DB 구축
  • 초내열합금 접합성능 개선 및 항공/발전용 가스터빈 부품 재생 공정 기술
  • 에너지플랜트용 초내열합금 : 현안문제 해결을 위한 실용화 요소기술 연구

연구개발 추진실적

TIT 1650℃급 가스터빈 정밀주조용 단결정 소재기술 개발

[과제 소개]

  • TIT(Turbine Inlet Temperature, 터빈입구온도) 1650℃급 한국형 복합화력 발전용 가스터빈을 위한 단결정 초내열합금 핵심 소재 및 중공형 단결정 주조 기술개발을 목표로 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 열역학 계산을 활용하여 Rene N5급 단결정 후보합금 8종 설계
  • 후보합금에 최적화된 열처리 공정 설계 및 고온 특성 평가- Rene N5와 비교 평가
  • Rene N5로 주조된 국산 단결정 주조품의 고온 특성 평가
크리프 특성 평가, 피로 특성 평가, 인장 특성 평가
(a) 후보합금에 대한 고온특성 평가
열처리 조건 설정
(b) 열처리 공정에 따른 미세조직 분석
단결정 주조품 특성평가, stress rupture test, 인장특성 평가
(c) 국산 단결정 주조품 특성 평가

TIT 1650℃급 가스터빈 정밀주조용 일방향응고 소재기술 개발

[과제 소개]

  • 국내에서 개발 중인 H+급 발전용 대형 가스터빈의 2단 터빈 블레이드용 일방향응고 소재기술 개발 과제로 불순물 원소 제어, 일방향응고 조직제어 기술 및 고온 기계적 특성 평가 및 분석을 통해 개발 소재의 상용화 적용을 목표로 하고 있음

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 일방향응고 247LC급 합금의 정밀주조 시 Metal-Mold 반응층 제어 기반 확보
  • 25kg급 잉고트 적용 DS 합금의 고온 기계적 특성 및 부식 특성평가 및 DB 구축
  • 일방향응고 247LC 합금의 고온 크립 변형 시 재결정 거동 분석
CM247LC
(a) Metal-Mold 반응층 연구
(b) 기계적특성/고온부식 DB
Misorientation angle, IPF for GOS
(c) 크립 시 재결정 거동

항공기용 3D 프린팅 부품 최적설계 및 공정기술 개발

[과제 소개]

  • 국내 항공기 엔진 제조업체(한화에어로스페이스)의 수요를 반영한 항공엔진 부품을 선정하여 3D 프린팅 적용을 위한 기반기술 개발, 적층 및 후처리 공정 설계와 조형체 특성 평가/분석 연구를 통해 해당 항공엔진 부품의 3D 프린팅 제조기술 확보를 목표로 함.

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 항공엔진용 고온부품 선정 및 3DP 기반기술 개발
  • 특성평가용 시편/부품 3DP 공정 설계 및 열처리/후처리 공정 설계 전반 DB 구축
  • 항공엔진 부품 시제품 제조 및 특성평가
(a) 항공엔진용 고온부품 선정 및 3DP 공정조건에 따른 기공 분율
(b) 열처리 설계에 따른 기계적 물성 평가
Mixer 장착 엔진 실험리그, Mixer 장착 엔진 연소 실험
(c) 항공엔진 시제품 적층 및 특성평가 결과