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일본의 자동차 및 산업용 구조 세라믹 현황

전문가 제언: ○ 구조용 세라믹은 하중을 지탱하고 열과 환경에 견뎌야 한다. 세라믹은 금속에 비하여 고강도, 고경도, 내열성, 내마모성, 내식성이 우수하지만인성이 부족하여 깨지거나 부서지기 쉬운 취성을 가진 것이 결점이다.

○ 구조용 세라믹은 탄화규소, 질화규소, 지르코니아, 알루미나 등과 같은 고순도의 합성원료로 만들어진다. 각종 엔진부품, 우주왕복선 본체의 단열재, 절삭공구, 내마모 라이닝, 메커니컬 실, 볼베어링 등과 같은 산업부품과 지르코니아 가위, 칼 및 장식품 등과 같은 일반제품에까지 그 응용범위가 점차 확대되고 있다.

○ 엔진의 운전온도를 높여 그 효율을 향상시킬 수 있는 세라믹 가스터빈의 연구도 진행되고 있으며, 세라믹 엔진의 연구도 활발히 진행되고 있다. 세라믹 엔진이 개발된다면, 고온에서 무-엔진 오일 엔진의 작동이 가능하게 되어 현재 사용되는 내연기관 효율의 대폭 향상이 기대된다.

○ 고연비의 자동차 개발에 있어서 가장 중요한 것은 차체용 경량재료의 개발도 매우 중요하다. 현재 국내에서도 부분적으로 자동차 엔진의 터빈 블레이드와 로커 암 등을 정밀 주조품을 사용하고 있다.

○ Okada는 일본의 다양한 구조용 세라믹 응용과 시장을 소개하고 있다. 고온에서 고강도를 갖는 세라믹으로서 유망한 재료는 공유 결합성이 큰 Si3N4, SiAlO, SiC 등의 비산화물 재료다. 또한 실온부근에서 고강도를 갖는 재료로는 Al2O3, Mullite, 부분 안정화 지르코니아(PSZ: Partially Stabilized Zirconia) 등이 있다.

○ 세라믹 중에서 높은 경도를 이용하는 제품으로는 절삭공구, 연삭공구, 지그 등이 있다. 초경재료의 대표적인 것으로 가공 가능 세라믹이 있다. 이 세라믹스는 바이트로 절삭이 가능하고, 연마도 가능하며 보통의 공작기계와 공구로 가공이 가능하므로 절단, 절삭, 연마, 천공, 태핑, 나사 절삭 등의 다양한 가공을 할 수 있다. 가공 후에는 소성가공 없이 사용이 가능하며, 소성가공이 불필요하므로 소성가공에 의한 변형이 없다.

저자: Akira Okada
자료유형: 학술정보