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세라믹스의 마찰특성을 개선하는 표면개질기술

전문가 제언: 최근 기술진보에 따라, 우주공간이나 해양 공간 혹은 풍력발전기의 특수용도로 사용가능한 마찰부재가 요구되고 있다. 우주공간은 고진공이기 때문에 윤활제 사용이 과제이다. 우주고체 윤활제로서 최근 널리 사용되고 있는 MoSi2는 액체윤활제를 사용할 수 없는 조건에서 성능을 발휘하고 있다.

하지만 고체윤활제는 우주공간에서 마찰부재가 매끄럽지 못한 곳에서는 사용할 수 없는 현상이다. 해양관계나 풍력발전에서는 해양부식이나 전해부식이 과제로 되고 있어 내식성이나 비자성, 절연성 성질이 요구된다. 이들의 요구를 만족하는 기술로서 마찰부재의 세라믹스화가 있다.

세라믹스는 강성이 높고, 응착이 낮으며, 금속재료와 비교하여 마찰이 낮기 때문에 뛰어난 내식성도 동시에 기대할 수 있다. 실제로 질화규소 세라믹스 볼을 사용한 하이브리드 베어링은 뛰어난 특성 때문에 ①고기능 공작기계용 베어링으로서 널리 채용되고 있다. 게다가 뛰어난 특성과 높은 신뢰성이 확인되어, ②미국항공우주국(NASA) 우주정거장 터보펌프의 고급용도나 모터 혹은 터보차지의 일반용도로도 넓어지고 있다.

본고에서는 산화물 세라믹스에서 상기 2종의 세라믹스 마찰부재에 필적하는 재료창출을 시도했다. 이유는 해양환경이나 고습윤의 환경에서 뛰어난 내마모성과 파력발전이나 해양발전 개발에서 엄청난 후압력 때문이었다. 풍력발전의 수명향상을 통하여 자연에너지 이용확대로 이어지는 혁신이 될 것이다. 본고에서는 Wataru NAKAO가 현재까지 실시해 온, 저에너지 전자선 조사에 의한 세라믹스 표면개질기법을 기술하였다.

저자: Wataru NAKAO
자료유형: 연구단신