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엔지니어링 세라믹의 에너지 절약 기기 및 신에너지로의 적용

전문가 제언: ○ 과학기술의 진보에 따라 우주산업, 핵융합 등의 최첨단 기술 분야에서는 고온, 고응력, 고부식성 등의 가혹한 환경에 견딜 수 있는 재료들을 요구하고 있다. 새로운 에너지 개발 및 에너지 절약 기술에서도 1000℃ 이상의 온도에서 장기간 사용 가능한 재료 출현이 요망되고 있다. 일반적인 금속 재료나 유기 고분자 재료는 사용 환경에 한계가 있다. 경량으로 고온에서 강도가 높고 내열성, 내식성, 내마모성 등이 우수한 엔지니어링 세라믹을 이용하는 연구가 다양하게 진행되고 있다.

○ 엔지니어링 세라믹은 신에너지 개발이나 에너지 절약 등 에너지 관련분야에 이용이 기대된다. 핵융합로에서 방사선, 고온, 고진공 등의 가혹한 환경에서 사용되는 재료, 또한 석탄가스화, 수소 제조, 태양열 발전, 지열 발전 등의 석유대체 에너지 개발 재료로서 엔지니어링 세라믹은 중요하게 이용되고 있다.

○ 엔지니어링 세라믹 응용 중에서 가장 중요하고 파급효과가 큰 것 중 하나는 가스터빈과 같은 고온 기계 부품에 이용하는 것으로 세라믹 가스터빈(CGT)의 개발이다. 열적, 기계적 화학적으로 아주 엄격한 조건을 만족해야 한다. 일본에서는 국가 프로젝트로 CGT를 본격적으로 개발하고 있다. 가스터빈 입구온도 1350℃, 출력 300kW, 열효율 42%를 목표로 열병합 발전용 및 이동식 CGT 개발이 진행되고 있다.

○ 본문은 일본의 엔지니어링 세라믹의 열 이용 기기에 대한 적용 현황을 개괄 설명한 것이다. 최근의 에너지 비용 상승에 따라 에너지 절약과 환경을 고려하여 엔지니어링 세라믹과 그 응용 기기의 필요성이 증대하고 있다고 지적하고 있다.

○ 국내에서도 대형 국가연구개발 실용화 사업의 일환으로 열병합 발전용 소형 가스터빈이 개발 중이다. 고효율의 에너지 기기개발, 배 가스 중의 에너지 회수, 유해 배 가스 발생 억제 등에 엔지니어링 세라믹의 적극적인 개발 및 활용과 수입 자재 및 부품의 조속한 국산화가 요망된다.

저자: Katsumi Higashi
자료유형: 학술정보