과제명 : 세라믹 매트릭스 복합재

분석구분

미래유망기술분석

과제수행자

이*호

분석일

2012-10-26 00:00:00.0

기술산업분류

재료

작성기관

한국과학기술정보연구원

키워드

세라믹  매트릭스  복합재

과학기술표준분류

재료

내용

○ 세라믹 기지 복합재(CMCs)는 탄소, 탄화 실리콘, 티타늄 보론화물, 질화 실리콘, 알루미나 등을 강화재로 사용하여 기지 재료와 결합시킨 복합재이다. 이들의 형태는 섬유, 휘스커(whisker), 입자로 되어 있고, 기지 재료도 또한 세라믹 재료를 사용하며 탄소와 탄소섬유도 세라믹 복합재료로 간주한다.

○ CMCs를 제작하는 기법은 크게 화학 증기 침투(CVI)와 액상 침투(LI)로 용융 침투(MI)와 액체 실리콘 침투(LSI)와 고분자 침투(LPI) 방법이 있다. CVI 방법에는 등온, 온도 구배 CVI에서부터 압력 차이를 두는 강제 대류 CVI와 펄스 방법 등 5 가지 종류가 있어 각각의 장단점을 살려 개발하고 있다.

○ 이러한 CMCs는 100여 년 전부터 사용해 오던 세라믹 공구의 특성을 살려 개량된 절삭공구의 용도로, 내마모 특성을 활용한 브레이크 디스크에서부터 고온에서의 특성을 살려 버너, 화염 유지기, 노의 문에 이르기까지 산업 전반으로 확대되고 있으며, 터빈 블레이드나 고정자(stator) 등 주요 열 부품과 자연 주파수와 연계된 진동 제동(damping) 소재로서 펌프 등의 부품, 베어링 부품 등 다양하게 확대되고 있다.

○ 특히 주목되는 용도로는 우주비행체와 추진기관의 고온, 고속과 접촉하는 부위의 소재로서 각광을 받고 있다. 액체 추진기관의 연소실 및 엔진, 노즐 목을 포함한 노즐 확대부에도 사용되며, 비행체 첨두부, 코 덮개, 램제트 등의 엔진과 프레임 부위 등 그리고 원자력 시설에도 사용되는 전략적인 소재로서의 가치가 돋보이고 있다.

○ 세계 시장의 소요 전망도 매년 8 % 이상의 증가가 예상되고 있으며, 항공 우주, 에너지 환경 분야가 51% 이상을 차지하고 있다. 미국을 위시하여 독일, 일본 등 여러 나라에서 참여하고 있는 상황이나, 우리나라에서는 극히 제한된 범위에서 미미하게 진행되고 있다. 미래 고부가 가치가 예상되는 소재로서 적극적 참여가 필요하다고 판단된다.

분석물

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