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금속 바나듐 및 바나듐합금의 새로운 제조기술개발

전문가 제언: ○ Nb, Ta와 함께 Ⅴa족에 속하는 바나듐은 용융온도가 1890℃, 비중이 6.11인 고융점 금속(refractory metal)으로 지각에서 22번째로 풍부한 원소이다. 바나듐 금속은 자철광, 사철과 같은 광석과 정광에서 얻으며 러시아와 중국은 야금슬래그로부터 회수하기도 한다. 또한 바나듐은 석유에도 함유되어 있어 화력발전소에서 사용하는 중유회에서 회수할 수도 있으며 고용강화형 V10Ti5Cr합금(Vanster9) 등이 고온용 합금으로 활용되고 있는 부가가치가 높은 금속재료이다.

○ 바나듐합금은 활성금속으로 산소, 질소와 같은 불순물이 혼입되면 강도의 열화를 일으키기 쉬우며 저온에서 수소의 용해도가 높아 수소취성이 발생하므로 특히 용접으로 제작할 때 수소균열의 문제에 주의할 필요가 있다.

○ 현재 바나듐은 시장이 거의 형성되어 있지 않기 때문에 가격이 비싸다. 그러나 폐석유에서 바나듐을 회수할 수 있고 수소저장용 합금과 수소투과막과의 공동개발의 가능성이 있으므로 장래에는 그 가격이 내려갈 것으로 예상된다.

○ 저방사화 페라이트강, SiC/SiC 복합재와 함께 저방사화 후보재료에 속하는 바나듐합금은 저방사화 페라이트강에 비해 수십 년까지 유도방사능이 낮으며 SiC에 비해서는 수백 년 이후의 유도방사능이 낮다. 이와 같은 특성 때문에 바나듐합금은 미래형 에너지인 핵융합에너지를 생산하기 위한 국제핵융합실험로(ITER)에 장착될 블랭킷 테스트 모듈용 재료로 각광을 받고 있다.

○ 바나듐 금속자원이 부족한 우리나라는 석유정제용 사용제 촉매, 화력발전소에서 발생하는 중유회(heavy oil fly ash) 등에서 금속 바나듐을 생산함으로써 우리나라 미래의 에너지 문제를 해결해 줄 한국형 인공태양인 차세대 초전도 핵융합 연구장치(KSTAR, Korea Superconducting Tokamak Advanced Research)의 핵심부품인 블랭킷 테스트 모듈의 국산화기술을 확보할 수 있다.

저자: Akihiko Miyauchi
자료유형: 학술정보