상압소결 탄화규소 열교환기의 열전달

전문가 제언

○ 상압소결(normal sintering)은 일반적으로 소결 또는 보통소결이라고 하며 가압소결(hot press 등)에 비해 압력을 가하지 않고 상압(대기압)에서 수행하는 소결이다. 탄화규소 분말을 원료로 하여 반응소결, 상압소결, 가압소결 등으로 만든 재료는 고온에서 강도가 크고 열전도성이 좋으며 급열이나 급냉각에도 잘 견딘다. 또한 1,000℃ 이상의 온도에서 사용할 수 있는 재료로서 가스터빈의 부품, 핵융합로의 진공벽재, 내열내식 베어링 등에 이용되고 있다.

○ 탄화규소 수지는 순도가 높은 탄화규소 분말에 산화알루미늄과 산화철 또는 붕소를 소량 첨가하여 고온에서 가압소결을 하여 얻는다. 치밀하고 굽힘의 강도가 대단히 높은 소결체의 내열성 구조재료로서 대단히 중요하다. 탄화규소의 인조 연마재는 1891년에 미국의 E. G. Acheson이 발명하여 카보런덤(Carborundum)사에서 상용화하였다. 그래서 탄화규소를 카보런덤이라고도 하며 1992년부터 공업적인 제조를 하였는데 규사의 SiO2와 코크스 C의 혼합물을 전기저항로에서 2,000℃의 고온으로 용융하여 냉각 제조한다.

○ 이 글에서도 서술한 바와 같이 상압소결 탄화규소 전열관을 선택하는 것은 금속제품보다 2배 이상 열전도율이 높고 또한 부식내성과 내열성이 훨씬 양호하기 때문이다. 이 글에서는 소형 싱글엔드형의 상압소결 탄화규소 전열관을 이용하여 열 교환시험을 하고 대형의 상압소결 탄화규소 전열관의 열교환기에 대한 타당성 검토를 하고 있다.

○ 우리나라에서도 SiC를 첨가하여 B4 C-C계 상압소결을 위해 소결온도를 낮추어 소결물체를 제조하는 방법에 대해 연구하고 있으며 상압소결 된 멀라이트 세라믹의 레이저 지원 가공에 대한 연구도 많이 진행하고 있다. 또한 실리콘 웨이퍼의 절단공정에서 발생한 폐슬러리 중의 규소와 망간전지에서 발생하는 흑연을 활용하여 탄화규소를 합성하는 연구도 많이 수행하고 있다. 이러한 상압소결 탄화규소에 대한 연구는 고온 내열성 물질재료와 부식에 대한 내성물질 개발에 크게 기여할 것으로 사료된다.

저자

Y.Sakai, T.Suzuki, T.Hyodo and K.Ota

자료유형

학술정보

원문언어

일어

기업산업분류

에너지

연도

2009

권(호)

46(2)

잡지명

工業加熱

과학기술
표준분류

에너지

페이지

20~26

분석자

오*섭

분석물

• 상압소결 탄화규소 열교환기의 열전달.pdf [369,462 byte]

이미지변환중입니다.