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경사기능재료의 초전도테이프 응용

전문가 제언: ○ 1980년대에 경사구조재료의 설계가 적극적으로 제안된 이래에 경사기능성재료(FGM)는 열차폐재료, 초내열열응력 완화재료, 공구재료 등 광범위하게 응용되고 있다. 온도와 경도 차이가 있는 기재에 세라믹스를 코팅하여 FGM을 제조하는 실용적 방법은 PLD, MOCVD 등이 있으나 이들은 성막 속도가 늦어서 성막속도를 수천 배까지 빠르게 할 수 있는 레이저CVD법이 개발되어 광전 변환소자, 열전 변환소자 및 초전도 재료 등의 적층 재료 개발에 중요하게 응용될 것으로 기대된다.

○ 레이저CVD법의 성막속도가 종래 CVD의 성막속도 보다 수백, 수천 배 된 것은 레이저CVD에서는 연속발진 모드의 Nd:YAG레이저(파장 : 1,064㎚) 및 반도체 레이저(파장 : 808㎚)를 사용하여 레이저 광을 기재에 경사지게 조사한 가열 방법 차이에 의한 방향성 증착 차이라고 생각된다.

○ 기다란 금속판 YBCO 테이프를 PLD법에 의해 Reel to Reel 법으로 제조할 시에 고출력 레이저 빔을 YBCO 타케트에 쏘아서 제조하는데 비하여 레이저 CVD법으로 제조하여도 임계온도 Tc= 90K 정도로 유사하고 박막 성장속도가 빠르므로 경제성이 있다고 생각된다.

○ 열CVD에 의해 금속재료에 세라믹스를 피복할 경우에는 열팽창계수나 기계적 특성 차이가 커서 박리하기 쉽고 또 금속기재는 산화 부식하기 쉬워서 일반적으로 세라믹스 성막은 어렵지만 원료가스 조성을 성막 중에 변화시켜서 막의 구조나 조성을 연속적으로 변화시킬 수 있기 때문에 경사기능성 세라믹스를 성막할 수 있다고 생각된다.

○ 우리나라에서도 초전도 선재 연구에 대해서도 한국전기연구원이 21세기 프런티어 연구개발사업에 참여하여 2002∼2007년까지 YBCO 초전도선재를 PLD법으로 10m 선재를 개발하였고 산화물계 기능성 적층재료는 서울대학을 비롯하여 여러 대학에서도 연구하고 있으므로 실용화가 기대된다.

저자: T.GOTO, A.ITO
자료유형: 학술정보