선택한 단어 수는 입니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
최소 단어 이상 선택하여야 합니다.
선택한 단어 수는 30입니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
최대 10 단어까지만 선택 가능합니다.
문제 정의
- 본 연구에서는 IGCC나 CTL 공정에 적용하기 위한 SiC 캔들 필터 소재 개발을 위해 진공압출성형 공정으로 필터 시작품을 제작하여 SiC 출발입자 크기와 소결조제인 무기결합재 종류의 변화에 따른 필터 소재의 특성 평가를 수행하였다.
제안 방법
- 1. 한쪽 끝단이 막히고, 플랜지 부분을 가진 복잡형상 캔들 필터를 금형 최적화를 통해 단일공정으로 형상화할 수 있는 진공압출성형 공정을 확립하였다.
- )를 이용하여 분석하였다. 기공크기 및 분포는 소결체를 폭 5mm, 두께 3mm, 길이 5mm 크기로 절단하여 Hg Porosimeter (AutoporeⅣ-9520, Micromeritics, U.S.)를 이용하여 분석하였다.
- 또한 강도 측정 후 파단면에 대한 미세구조는 전계방사형 주사전자현미경 (FE-SEM, S-4700, Hitachi, Japan)으로 관찰하였으며, SiC 입자간 결합을 이루고 있는 입계상의 분석은 EDAX(HORIBA, 7200-H, U.K.)를 이용하여 분석하였다. 기공크기 및 분포는 소결체를 폭 5mm, 두께 3mm, 길이 5mm 크기로 절단하여 Hg Porosimeter (AutoporeⅣ-9520, Micromeritics, U.
- 1에 전체 제조공정 장면을 나타내었다. 본 연구에서는 한쪽 끝단이 막히고, 반대측 끝단은 플랜지 형태로 구성된 캔들 필터를 단일공정으로 형상화 하는 공정을 개발하였다.
- 캔들 필터 성형체는 125㎛ 입도를 갖는 SiC 원료에 무기바인더인 mullite와 clay 및 CaCO3 각각을 첨가하여 믹서에서 1차 건식혼합을 하였다. 1차 혼합된 원료에 유기바인더와 물을 첨가하면서 습식으로 2차로 완전하게 혼합하여 밀봉한 후, 24시간 숙성시켜 압출성형용 원료로 이용하였다.
- 캔들 필터 지지체는 진공압출성형기에 혼합된 원료를 첨가하여 외경 60㎜, 내경 40㎜, 길이 1m 크기로 한쪽 끝이 막힌 튜브 형태로 제조하였다. 성형이 완료된 필터 지지체는 항량이 될 때까지 건조기 내에서 건조한 후, 전기로에서 소결하였다.
- 탄화규소 캔들 필터 제조를 위한 주 원료인 SiC는 각각 평균입경 125㎛와 30㎛를 사용하였으며, 소결조제 역할을 하는 무기결합제는 mullite와 clay를 각각의 SiC 원료에 첨가하였다. 여기에서 CaCO3는 소결촉진제로 사용한 것이며, 유기바인더는 진공압출성형 공정용으로 결합제로 제조된 원료이다.
대상 데이터
- 튜브 형상으로 소결된 필터 지지체는 폭 5mm, 두께 3mm, 길이 45mm 크기로 절단하고, 각각의 모세리를 beveling 가공하여 3점-굽힘강도 시편으로 사용하였다. 굽힘강도는 최대하중 1kN 만능강도시험기 (Hounsfleid, UK)를 이용하여 측정하였으며, 0.
이론/모형
- cross head speed로 측정하였다. 기공율과 소결밀도는 3점 굽힘강도 측정이 완료된 시편에 대해 Archimedes법으로 측정하였다.
성능/효과
- 88 at.%로 감지됨에 따라 mullite 소결조제가 neck 부분에 집중적으로 분포하여 SiC 입자들을 연결시키고 있음을 확인할 수 있었다.
- 125㎛와 30㎛ 입도 각각에 mullite를 소결조제로 한 지지층에 대하여 Hg porosimeter에 의한 기공크기 분석 결과, 125㎛ 지지층의 경우 20~25㎛, 30㎛의 경우 2~5㎛ 범위로 형성되어 있음을 알 수 있었다. 또한 이들 두개의 지지층 모두 균일한 기공분포를 보이고 있으며, 30㎛ 지지층이 기공분포피크의 폭이 좁은 것으로 보아 상대적으로 더 균일한 분포를 이루고 있음을 알 수 있다.
- 2. 125㎛, 30㎛의 SiC 입도로 mullite와 clay를 소결조제로 사용하여 캔들 필터 지지층을 제조한 결과, 30 MPa 이상의 상온 굽힘강도, 30% 이상의 기공율을 나타냄으로써 석탄가스화 정제 시스템용 SiC 세라믹 캔들 필터 상용제품으로 적용할 수 있는 조건을 확보할 수 있었다.
- 6은 SiC 지지층 입도별 무기바인더 소결 조제 첨가에 따른 상온 3점-굽힘강도를 측정한 결과이다. Mullite보다 clay를 사용한 경우가 상대적으로 높은 굽힘강도 특성을 보이고, 30㎛ 입도를 갖는 지지층이 mullite의 소결조제 사용의 경우 평균 47 MPa, clay의 경우 60 MPa로 각각 125㎛ 지지층에 비해 약 2배 정도의 높은 값을 나타내고 있었다. 이러한 값은 전술한 상용제품의 강도값이 30~35 MPa 범위임을 감안할 때, 30㎛ 입도를 갖는 지지층 소결체는 상용제품보다도 훨씬 높은 강도값을 보유하고 있음을 알 수 있었다.
- 125㎛와 30㎛ 입도 각각에 mullite를 소결조제로 한 지지층에 대하여 Hg porosimeter에 의한 기공크기 분석 결과, 125㎛ 지지층의 경우 20~25㎛, 30㎛의 경우 2~5㎛ 범위로 형성되어 있음을 알 수 있었다. 또한 이들 두개의 지지층 모두 균일한 기공분포를 보이고 있으며, 30㎛ 지지층이 기공분포피크의 폭이 좁은 것으로 보아 상대적으로 더 균일한 분포를 이루고 있음을 알 수 있다. 이러한 결과는 Fig.
- Mullite, clay 무기바인더 종류에 관계없이 출발입도가 작은 30㎛ 입도를 갖는 소결체가 소결밀도가 높고, 기공율이 낮은 일반적인 결과를 나타내고 있다. 이 결과를 출발 SiC 입도와 무기바인더에 대한 결과로 종합해보면, Fig. 5에 나타낸 바와 같이 소결밀도는 1.70~1.87 g/cm3, 기공율은 29~44% 범위에 있음을 알 수 있다.
- Mullite보다 clay를 사용한 경우가 상대적으로 높은 굽힘강도 특성을 보이고, 30㎛ 입도를 갖는 지지층이 mullite의 소결조제 사용의 경우 평균 47 MPa, clay의 경우 60 MPa로 각각 125㎛ 지지층에 비해 약 2배 정도의 높은 값을 나타내고 있었다. 이러한 값은 전술한 상용제품의 강도값이 30~35 MPa 범위임을 감안할 때, 30㎛ 입도를 갖는 지지층 소결체는 상용제품보다도 훨씬 높은 강도값을 보유하고 있음을 알 수 있었다.
- 이러한 결과는 현재 PFBC나 IGCC 플랜트에 사용되고 있는 집진용 SiC 세라믹 필터 상용제품(Schumacher, Dia-Schumalith 10-20, Germany)의 기공율이 35% 이상임을 감안할 때, Fig. 3과 4에 점선으로 표시한 바와 같이 본 연구에서 제조된 모든 조성 지지체가 세라믹 필터로 사용하기에 적합한 기공율을 보이고 있음을 알 수 있었다.
후속연구
- 6) 이에 따라 집진용 세라믹 필터는 기공율이 높으면서 동시에 기계적 강도가 우수한 소재가 개발되어야 한다.
※ AI-Helper는 부적절한 답변을 할 수 있습니다.