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초대형 탄화규소 세라믹 라디언트 튜브

전문가 제언: ○ 그간에 간접가열 방식의 공업로는 대부분 전기를 사용하였다. 그러나 최근에 금속재질의 발전과 다양한 형태의 라디언트 튜브의 개발로 인하여 가스를 이용하여 1,000℃ 이상 가열할 수 있는 새로운 가열로가 개발되었다. 이러한 라디언트 튜브는 연소공정이 가열로의 분위기와 분리되어 사용되므로 진공 열처리로, 세라믹 소성로와 제철산업에 광범위하게 사용되고 있다.

○ 내열 합금강으로 제조된 라디언트 튜브는 변형 및 파손에 의한 수명저하와 사용온도가 제한되어 여러 문제점이 있었다. 이의 해결 방안으로 세라믹 재질의 라디언트 튜브 개발이 오래전부터 연구되어 왔다. 세라믹 제품은 수명연장에 의한 생산성 향상, 높은 효율에 의한 에너지 절감 및 이외에 오염물질 배출 등을 줄일 수 있는 장점이 있다.

○ 구조용 세라믹으로 널리 사용되고 있는 재질은 알루미나(Al2O3), 지르코니아(ZrO2), 탄화규소(SiC), 질화규소(Si3N4) 및 사이알론(Sialon) 등이 있으며 그중에서 탄화규소는 내열성, 고열전도율, 내침식성에서 가장 우수한 물성을 가지고 있다. 여러 종류의 세라믹 중 탄화규소가 각종 버너의 부품과 고온용 노즐 및 열교환기 튜브에 광범위 하게 사용되고 있어 라디언트 튜브의 재질로 가장 적합한 것으로 판명되었다.

○ 세라믹 제조는 주로 원료, 성형 및 소결공정이 전체 과정에서 매우 중요하며, 이에 대한 연구와 개발이 집중되어 왔다. 여기에 소개된 대형 탄화규소 라디언트 튜브는 일본의 COVALENT사(도시바 세라믹스)에서 개발한 것이며, 고무형을 이용하여 CIP성형을 하고 상온 소결하였다. 제품소개 내용 등으로 보아 대형 제조에 상당한 기술을 축적한 것으로 판단된다.

○ 국내는 제철산업에서 많이 사용되고 있으나 소수의 업체가 내열합금강라디언트 튜브 국산화 및 재질개선에 관심을 가지고 있을 뿐이며 세라믹 업계나 관련 연구기관에서도 제조에 대한 검토나 연구가 진행되지 못하고 있다. 향후 관련 분야에서 이에 대한 관심을 가지고 연구가 이루어지길 기대한다.

저자: Yukifumi Sakai, kazuo Ota, Ken Eto
자료유형: 학술정보