초록 ▼

□ 연구의 목적 및 내용
<연구의 목적>
극한환경에 사용되는 초고온 부품의 내열/내산화 내구 성능향상을 위해 적용되는 TBC시스템의 핵심기초원천기술인 설계/성능평가/진단 기술을 개발하고자 함. 이를 위해 TBC시스템의 최적화를 위한 ‘코팅 설계기술’, 열차폐성능과 내구성능을 평가하는 ‘코팅성능 평가기술’, 가동중 검사시 잔여수명을 예측하고 결함을 진단하는 ‘잔여수명 예측 및 진단기술’을 연구 개발하고자 함.
<연구내용>
○ TBC시스템 최적화를 위한 코팅 설계기술 개발
○ TBC시스템 성능평가 기술 개발<

□ 연구의 목적 및 내용
<연구의 목적>
극한환경에 사용되는 초고온 부품의 내열/내산화 내구 성능향상을 위해 적용되는 TBC시스템의 핵심기초원천기술인 설계/성능평가/진단 기술을 개발하고자 함. 이를 위해 TBC시스템의 최적화를 위한 ‘코팅 설계기술’, 열차폐성능과 내구성능을 평가하는 ‘코팅성능 평가기술’, 가동중 검사시 잔여수명을 예측하고 결함을 진단하는 ‘잔여수명 예측 및 진단기술’을 연구 개발하고자 함.
<연구내용>
○ TBC시스템 최적화를 위한 코팅 설계기술 개발
○ TBC시스템 성능평가 기술 개발
○ TBC시스템 잔존수명예측 기술 및 손상진단 기술 개발

□ 연구결과
본 연구에서는 ‘극한환경대응 TBC시스템의 설계 및 수명 평가 기술’을 개발하였으며, 연구내용을 요약하면 아래와 같음.
1. TBC시스템 최적화를 위한 코팅 설계기술 개발
- 잔류응력, 열화, 열응력, 및 열피로를 고려한 TBC시스템 최적설계기술을 개발함.
- 개발된 최적설계기술을 바탕으로 기존 코팅에 비해 내구성이 향상된 차세대 TBC시스템(OCD; Oxide Layer-Controlled Durable 코팅)을 개발하고 제작함.
2. TBC시스템 성능평가 기술 개발
- 열차폐, 등온열화, 열피로, 복합하중(TMF), TGMF 및 버너리그 시험을 통한 TBC시스템 성능평가 기법을 개발하였으며, 이를 이용해 OCD코팅의 우수성을 입증함.
- 개발된 모든 평가기법에 대한 절차서를 제작하여 시험절차를 문서화함.
3. TBC시스템 잔존수명 예측 기술 및 손상진단 기술 개발
- TBC시스템의 열화에 따른 내부 미세조직 분석기법을 개발하고, 이를 통해 잔존수명을 예측할 수 있는 기법을 개발함.
- TBC시스템 내부 손상(TGO성장, 부분박리 등)을 진단 가능한 비파괴 손상진단 기술을 개발함.

□ 연구결과의 활용계획
- 현재 전량 수입에 의존하고 있는 초고온 가스터빈(항공기 엔진, 발전용 가스터빈 등) 기술 국산화를 위한 기초연구로 활용
- 본 연구를 통해 개발된 차세대 TBC시스템(OCD코팅)을 이용한 국내 상용터빈용 코팅기술 국산화
- 기존 코팅에 비해 내구성이 우수한 OCD코팅을 이용한 가스터빈 정비비용 절감
- 항공·우주용 가스터빈 엔진(~1,700℃)과 로켓 발사체 분사 장치/노즐(~3,300℃) 등의 관련 분야로 확대 적용
- 기술 실용화를 위한 후속연구 추진

(출처 : 한글요약문 6p)

Abstract ▼

□ Purpose & contents
< Purpose >
Thermal barrier coating (TBC) is one of the most important technologies to improve durability of main components operated under severe service environment. The goal of this study is to develop core technologies for TBC such as optimal design, performance evalua

□ Purpose & contents
< Purpose >
Thermal barrier coating (TBC) is one of the most important technologies to improve durability of main components operated under severe service environment. The goal of this study is to develop core technologies for TBC such as optimal design, performance evaluation and damage diagnosis/residual life estimation.
< Contents >
○ Development of optimal TBC design technique
○ Development of property evaluation technique
○ Development of life estimation and damage diagnosis technique

□ Result
In this research, we developed the technology of coating design and life evaluation of thermal barrier coating for severe environment. The contents of this study is as follows;
1. Development of optimal design technique
- Development of optimal design technique considering residual stress, aging, thermal stress, and thermal fatigue
- Based on the developed optimal design technique, OCD(Oxide Layer-Controlled Durable) coating was developed and manufactured.
2. Development of performance evaluation technique
- Performance evaluation techniques such as thermal barrier performance, isothermal aging, thermal fatigue, TMF, and TGMF were developed and the excellence of OCD coating was proven by the developed evaluation test techniques.
- All developed test techniques were documented into testing procedures.
3. Development of residual life and damage evaluation for TBC system
- micro structural analysis techniques depending on aging and residual life evaluation technique were developed.
- Non-destructive damage evaluation techniques such as TGO and partial delamination analysis were developed.

□ Expected Contribution
- The results of this research can provide research material for domestic technology development for extremely high temperature components(for jet engines and industrial gas turbines) which relies on foreign technologies.
- OCD coating can replace TBCs used for commercial gas turbine in korea, which is manufactured by imported technology.
- Maintenance cost for TBCs can be reduced due to better durability of OCD coating.
- Developed TBC technologies can be expanded and used to the aerospace industry to enhance jet engines(~1700℃) and space launch vehicles(~3,300℃).
- follow-up researches will be conducted to apply the technology into related industries(for practical application).

(출처 : SUMMARY 7p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 제 출 문 ... 2
• 보고서 요약서 ... 3
• 목차 ... 4
• 연구계획 요약문 ... 5
• 연구결과 요약문 ... 6
• 한글요약문 ... 6
• SUMMARY ... 7
• 연구내용 및 결과 ... 8
• 1. 연구개발과제의 개요 ... 8
• 2. 국내외 기술개발 현황 ... 12
• 3. 연구수행 내용 및 결과 ... 13
• 1단계 연구내용 ... 13
• 2단계 연구내용 ... 93
• 시험절차서 ... 276
• 4. 목표달성도 및 관련분야에의 기여도 ... 302
• 5. 대표적 연구실적 ... 309
• 6. 연구결과의 활용계획 ... 310
• 7. 연구과정에서 수집한 해외과학기술정보 ... 311
• 8. 참고문헌 ... 320
• 9. 연구성과 ... 326
• 10. 연구기자재 현황 및 활용 ... 365
• 11. 기타사항 ... 365
• 별첨1 대 표 연 구 성 과 ... 366
• 별첨2 기초연구실 참여 인력 현황 ... 376
• 끝페이지 ... 377