초록 ▼

□ 연구개발 목표
￭ 우주항공용 내열/내삭마 소재 성능 향상용 탄소복합재상의 2,500℃ 이상에서 운용 가능한 초고온세라믹 코팅/접합 기술개발 및 아크가열풍동을 이용한 고열부하 성능평가
￭ 지구귀환 또는 화성탐사와 같은 우주항공용 극초음속/고열 극한환경에서 운용 가능한 내열/내삭마 재료 및 코팅기술 개발
￭ 우주탐사용 소재로 널리 활용되는 초경량 탄소복합재의 1,000℃ 이하에서의 산화로 인한 손실 방지를 위해 고온/삭마 환경에서의 탄소복합재 보호체 재료 연구 및 성능평가 기술 개발 연구 수행
￭ 2,500℃

□ 연구개발 목표
￭ 우주항공용 내열/내삭마 소재 성능 향상용 탄소복합재상의 2,500℃ 이상에서 운용 가능한 초고온세라믹 코팅/접합 기술개발 및 아크가열풍동을 이용한 고열부하 성능평가
￭ 지구귀환 또는 화성탐사와 같은 우주항공용 극초음속/고열 극한환경에서 운용 가능한 내열/내삭마 재료 및 코팅기술 개발
￭ 우주탐사용 소재로 널리 활용되는 초경량 탄소복합재의 1,000℃ 이하에서의 산화로 인한 손실 방지를 위해 고온/삭마 환경에서의 탄소복합재 보호체 재료 연구 및 성능평가 기술 개발 연구 수행
￭ 2,500℃ 이상에서 탄소복합재 보호를 위한 타일 형태의 초고온세라믹 부착법이나 화학기상증착법 등의 단점을 보완하고, 보다 효율적인 우주비행체 적용을 위한 진공 플라즈마 용사코팅법을 이용한 초고온세라믹 코팅 및 이종물질 접합 기술 개발
￭ 연구대상 물질은 3종 이상의 초고온세라믹이며, 코팅 및 기초 물성 평가 수행
￭ 아크가열풍동을 이용한 초고온세라믹 접합 탄소 복합재의 고열/삭마 부하 성능 평가 및 분석연구 수행

□ 연구개발 내용
￭ 현재까지 우주항공용 고온 내열 재료는 탄소 복합재가 주로 사용되나, 낮은 산화 저항 특성으로 단 시간만 사용이 가능한 기술적인 한계를 지님
￭ 이를 극복하기 위한 탄소복합재 상에 초고온세라믹스 코팅 기술을 개발이 필요
￭ 기존 초고온세라믹의 이종물질간 결합을 위한 tile-to-tile 접합이나 생산성이 낮은 화학기상증착법(CVD, Chemical Vapor Deposition)이 아닌 진공 플라즈마 용사코팅을 이용한 직접 코팅 방법을 개발 연구하고자 함
￭ 모재인 탄소복합재의 예열조건, 플라즈마 조건 및 거리, 경로, 후열처리 등의 조건 연구를 통해 코팅층과 모재의 박리방지, 균일도 90%의 코팅성능목표를 달성
￭ HfC를 포함하는 3종 이상의 초고온세라믹의 코팅 원천기술 확보
￭ 단일층 코팅 기반, 2종 이상의 초고온세라믹 다단코팅 기술 확보
￭ 코팅층의 결합강도 증가 및 초고온세라믹에 따라 선택적 precursor의 역할 연구
￭ 100 ㎛이상의 코팅층에 대한 고열부하 평가를 통해 물성 변이 연구 및 극한환경용 최적 물성 (두께, 기공도 등) 데이터베이스 구축
￭ 아크가열 풍동을 이용한 내열삭마 (5~10 MW/m²) 평가를 통한 초고온세라믹 코팅 기술 평가 및 코팅 최적화 연구

□ 활용계획 및 기대효과
￭ 우주핵심부품 분야에 활용 가능한 초고온 내열부품의 제작을 위한 초고온세라믹 복합재 제조기술 확보를 통해 우주항공 및 산업용 가스터빈의 고온/내열 부품제작 활용 가능
￭ 산업적으로 시장이 큰 고온 터빈 블레이드/베인 등의 발전기 분야에 활용
￭ 국내외 우주개발국가의 초음속 비행체 개발 분야 초고온세라믹시장진입 기술확보

(출처 : 요약문 2p)

목차 Contents

• 표지 ... 1
• 요 약 문 ... 2
• 연구 분야 ... 3
• 보안 등급의 분류 및 결정사유 ... 3
• 목차 ... 4
• 1. 연구개발 목표 및 평가주안점별 성과 ... 5
• 1-1. 연구개발 목표 ... 5
• 1-2 평가주안점별 성과 ... 6
• 1-3. (해당 시) 연구개발 목표 및 주요내용 변경사항 ... 7
• 1-4. 선정/단계/연차점검의견 ... 7
• 2. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8
• 2-1. 추진내용 및 연구개발결과 ... 8
• 2-1-1. 초고온 세라믹 단층코팅 ... 8
• 2-1-2 초고온 세라믹 다층코팅 기술개발 및 특성확인 ... 13
• 2-1-3 대면적 코팅 기술개발 및 균일도 확인 ... 15
• 2-1-4 곡선형 형상코팅 기술개발 및 특성확인 ... 16
• 2-1-5 탄소복합재 및 코팅체 평가 ... 17
• 2-1-6 재료에 따른 삭마 특성 분석 ... 23
• 2-1-7 고엔탈피 유동진단 연구 ... 24
• 2-1-8. 플라즈마 풍동 평가 기술지표 작성 ... 30
• 2-1-9. 삭마거동 및 열부하 해석 ... 32
• 2-1-10. 삭마거동 및 플라즈마 해석 ... 34
• 2-2. 추진 일정 실적 ... 37
• 3. 연구 개발 결과의 활용 방안 ... 38
• 4. 당초 연구계획 대비 주요 변경사항 ... 39
• 첨부목록 ... 40
• 첨부1 연구개발 목표의 달성도 증빙 ... 41
• 첨부4 연구개발 성과물 관리방안 ... 61
• 첨부5 연구개발 성과물 리스트 ... 62
• 첨부6 수정․보완요구사항 반영내역(대비표) ... 64
• 끝페이지 ... 70