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미래의 엔지니어링재료 질화규소

전문가 제언: ○ 1950년대에 질화규소가 제련분야에서 고온 용융로용 내화벽돌 등에 활용된 이후, 1960년대에는 엔지니어링 구조재료로 주목받기 시작했다. 1970년대에 질화규소를 엔진에 적용하려는 연구와 개발이 본격적으로 진행되어 질화규소 물질의 이해, 미세구조 제어기술 등이 비약적으로 발전하였다. 1980년대에 활발하게 실용화되기 시작한 질화규소는 1990년대에는 고열전도성 재료도 개발되어 반도체 패키지 등에 활용되고 있다.

○ 미국은 1971년 자동차용 엔진 개발을 위한 Brittle Material Design 계획, 일본은 1978년 고효율 가스터빈 개발을 위한 Moonlight 계획을 수립하고 많은 기업들을 참여시켜 재료 특성의 향상을 이루었지만, 재료의 신뢰성 및 경제성 문제 등으로 인해서 실용화에는 한계가 있었다. 현재는 질화규소를 엔지니어링 재료로 활용하려는 연구가 미국, 일본, 영국, 독일을 중심으로 활발하게 진행되고 있다.

○ 질화규소 세라믹은 파괴인성 및 강도 특성의 향상으로 실용화가 크게 확대되었음에도 불구하고 취성의 파괴거동을 해결하여 신뢰성을 향상시키는 연구는 좀 더 필요하다. 오래지 않아 이러한 장애요인은 어느 정도 극복될 수 있을 것으로 보여 앞으로 질화규소는 각종 엔진 부재, 베어링 및 공구와 같은 내마모 부품, 고 열전도성 방열 부품, 금속 용탕 부재 등에 엔지니어링 재료로서 광범위하게 활용될 수 있을 것이다.

○ 국내는 몇 개의 업체에서 질화규소 분말을 수입하여 주로 슬립캐스팅 법으로 제철소 레이들 용 센서 보호관, 샌딩 노즐, 탈황노즐, 용탕용 부품, 세라믹 히터 등을 소량 생산하고 있는 수준이다. 연구는 복합재료의 원료로 사용하기 위한 질화규소 미세분말의 합성이나 세라믹의 마모 특성 평가 정도에 머무르고 있다. 일반적으로 질화규소 세라믹은 미래의 엔지니어링 재료로 인식되고 있기 때문에 이를 대비한 기술개발에 관심을 가질 필요가 있다.

저자: Z. Krstic, V.D. Krstic
자료유형: 학술정보