소재강국을 실현하는 글로벌 종합 소재연구기관

극한소재연구소

극한환경코팅연구실

실장 장영준
실장 장영준

연구실 소개

극한환경코팅연구실은 발전 및 항공우주 등 극한의 초고온/삭마 환경으로부터 소재부품을 보호하기 위한 열차폐 코팅, 내산화, 내삭마 코팅 기술 개발 및 정보전자용 극박 필름상의 기능성 코팅 기술 개발 연구를 수행하고 있다

055-280-9501

주요 실적

  • 저마찰, 내마모 향상을 위한 무수소 탄소(HF-DLC) 코팅기술 기반 '2019 올해의 10대 기계 기술'선정
  • 가스터빈 열차폐 코팅 및 초고온 내산화, 내삭마 코팅 관련 논문 게재 4편, 국내특허 등록 3건
  • 무수소 탄소 코팅 및 트라이볼로지 관련 논문 게재 5건, 국내특허 출원 2건
  • "고출력 LED 소자용 방열 기판 제조 기술" 기술이전 100,000천원
  • "고온 성형유리렌즈 금형성 고내구성 탄소 코팅막 및 공정기술" 기술이전 15,000천원
  • 무수소 탄소 코팅기술 관련 기술료 수입 6건 (총 180,700천원)

주요 연구분야

  • 발전용 가스터빈 고온부품용 열차폐 코팅 및 초고온 내산화, 내삭마 코팅 SVPS 기술 개발
  • 항공용 터보팬 엔진 고온부 EB-PVD 열차폐 코팅 기술 개발
  • 극한환경 보호용 코팅의 고온 내구특성 평가 기술 개발
  • 고경도 저마찰 무수소 탄소 코팅 및 준양산 공정기술 개발 (내연기관 엔진부품, 절삭공구 등)
  • 적외선 렌즈소재상 광학 및 트라이볼로지 특성향상을 위한 무수소 탄소 코팅 기술 개발
  • 트라이볼로지 (마찰/마모/윤활) 특성 평가 기술 개발
  • 카본 결정화 기반 활용한 고열전도도 방열 코팅 기술 개발
  • PVD 박막공정에 의한 기능성 코팅 기술 개발

향후 연구계획

  • 서스펜션 진공플라즈마 공정(SVPS)에 의한 저열전도 열차폐코팅, 내삭마·열보호 코팅 기술 개발
  • 항공 엔진가스터빈 엔진 고온부품용 EB-PVD 열차폐코팅 기술 개발
  • 반도체 부품용 내플라즈마 코팅 기술 개발
  • 무수소 방식 고경도 탄소코팅 실증라인 기반 구축사업 및 실용화 기술 개발
  • 트라이볼로지 코팅 기반 산업화 적용 다변화 및 환경 (진공, 극저온 등) 맞춤형 기술 개발

연구개발 추진실적

차세대 가스터빈 고온부품용 열차폐코팅 기술 개발

[과제 소개]

  • 엔진의 작동온도 상승을 통하여 고효율 발전을 구현하기 위한 차세대 가스터빈에 사용되는 고온부품의 고온작동 한계를 높이기 위해, 재료연구소 독자 보유기술인 서스펜션진공플라즈마 용사공정 기술을 적용하여 단열성능이 향상된 저열전도 열차폐코팅(TBC) 기술을 개발함

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 1㎛이하의 미세 분말을 이용한 서스펜션 제조공정 최적화 기술 확보
  • 사용 YSZ 분말을 이용한 SVPS 공정 확립, 0.8W/mk 수준의 열전도도, 대기중 플라즈마용사(APS)에 의한 YSZ 대비 동등이상의 thermal cyclic life 구현
진공플라즈마용사설비(좌), SVPS 공정에 의한 TBC 미세구조(중) 및 열전도도 (우)

열화상 카메라 렌즈 소재상 광학 및 트라이볼로지 특성 향상을 위한 무수소 DLC 코팅기술 개발

[과제 소개]

  • 적외선 광학렌즈 소재로 사용되는 칼코지나이드 유리의 낮은 모재경도, 스크레치, 파손 등의 취약한 내마모성을 극복하기 위한 HF-DLC 기반 보호막 코팅개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 렌즈 모재-코팅막 밀착력 제어, 다층막 설계를 통한 적외선 투과율 및 트라이볼로지 특성 제어기술 확보
  • 적외선 투과율 83% (파장영역 8~12㎛), 경도 30 GPa, 내스크레치성 (하중 5N, 5000회 이상), 내산화(-62~100℃ ) 및 염수분무(120시간) 내구성 확보
광학 코팅설계 및 무수소 탄소기반 다층막 코팅 → 적외선 투과율 및 기계적 내구성

고내식성 가스켓 타입 판형 열교환기 기판 표면처리 기술개발

[과제 소개]

  • 첨단 코팅 기술을 이용하여 열교환기 기판 소재의 내식성, 내구성을 획기적으로 향상시킬 수 있는 표면 코팅 기술을 개발하여 고품위 열교환기 제조에 적용하고 아울러 해수를 사용하는 전 산업에서 펌프, 밸브, 전극 등에 응용할 수 있는 표면 코팅 기술을 확립하고자 함

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 고밀도 플라즈마를 활용한 최적 전처리 기술 개발 : 고밀도 플라즈마 전처리 기술을 이용하여 기판 표면에 미세요철을 형성시켜 계면의 폭을 조절하고 표면을 활성화시켜 밀착력이 우수한 박막층을 제조할 수 있는 최적 전처리 기술을 개발함
  • 내부식 특성 향상 표면 소재 제조 기술 개발 : TiN, CrN 등 질화물 박막의 무결점 증착 기술 개발하여 내염수 특성이 우수한 박막 코팅 기술을 개발함
  • 하이브리드 다층 박막 제조 기술 개발 : PVD 융합 공정에 의한 내구성이 우수한 최적 다층 박막 형성 기술 개발 (표면 경도 : 2500Hv, 접촉각 : 100°이상)
모재와 초고경질 박막층의 경도 측정(a), 초고경질 박막 증착 시제품(b)