내 신청현황
종류	모집공고명	진행상태
신청내용이 없습니다.

첨단기술정보

home
알림마당
과학기술정보분석
첨단기술정보

제트엔진용 고온 터빈재료의 개발

전문가 제언: ○ 제트엔진 터빈의 내용온도를 40℃상승시키면 열효율이 1% 상승하여 제트 여객기 1대당 1000만＄ 이상의 연간 연료비 절감이 기대되므로 이를 위한 내열재료의 개발이 중요한 과제가 되고 있다. 현재 터빈날개와 터빈디스크에는 Ni기 초합금이 실용되고 있으며 이 합금은 개발 당시의 단조합금(~60년대)에서 주조합금(7~80년대), 일방향응고합금(8~90년대), 단결정합금(90년대~)으로 발전하여 오면서 내용온도가 100℃이상 높아졌다. 최근에는 Ni합금보다 경량인 β형 Ti합금도 개발되고 있다.

○ 원문에서 소개한 Ni기 단결정 초합금(TMS162, TMS192)은 Ni고용체(γ상) 기지에 Ni3Al(γ‘상)을 석출시킨 기본조직에 Mo, W, Co, Ta, Re, Ru 등의 합금원소를 적정량(2~6%) 첨가한 합금으로 세계 최초로 내용온도 1100℃를 돌파하고 있다. 이 합금에서는 γ상과 γ’상의 격자정수 차이로 인하여 크리프 중에 석출물이 판상조직으로 변형됨과 동시에 γ/γ‘석출계면에 생성한 전위망의 미세화에 의하여 계면을 횡단하는 전위의 이동이 차단되므로 내용온도가 향상된다.

○ 1980년대 후반부터 TiAl기 합금도 엔진부품용으로 연구되어 최근 저압터빈(LPT)의 회전날개에 TiAl기 합금(Ti-48Al-2Nb-2Cr)을 적용한 GE사의 신형 제트엔진(GEnx)이 B787형 항공기에 탑재되었으며 RR사도 이와 유사한 조성의 합금(45XD)을 적용한 엔진시험을 계획하고 있다. 일본에서는 승용차의 터보차저용 로터나 흡배기용 밸브 등에 실용되고 있다. TiAl기 합금의 고온강도 향상에는 γ상과 α2상(Ti3Al)이 적층된 층상(lamellar)조직을 미세하게 제어하는 것이 중요하다.

○ 국내에서는 1990년대 초에 KIST에서 파일럿 플랜트 규모의 정밀주조 장치에서 Ni기 초합금에 의한 터빈날개의 시제품이 제조되었으며, 2000년대 초에는 한국재료연구소(KIMS)에서 Inconel 718합금의 국산화에 성공하였다. 고온터빈기술은 제조사가 비밀로 취급하여 도입이 곤란하므로 국내의 항공산업 발전과 에너지산업(발전소 터빈)의 수요를 위해서는 실험실 수준을 탈피한 실용기술의 개발이 요구된다.

저자: Hiroshi Harada
자료유형: 학술정보