SiC 세라믹복합소재 특징과 국방 활용 방안

송동현; 심지수; 성용훈

doi:10.5762/KAIS.2024.25.6.124

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자료유형: 학술저널

저자정보: 송동현 (국방기술진흥연구소) 심지수 (국방기술진흥연구소) 성용훈 (국방기술진흥연구소)

저널정보: 한국산학기술학회 한국산학기술학회 논문지 한국산학기술학회논문지 제25권 제6호

발행연도: 2024.6

수록면: 124 - 130 (7page)

DOI: 10.5762/KAIS.2024.25.6.124

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SiC ceramic composite는 대표적인 세라믹 복합재(CMC: Ceramic matrix composites)이다. 본 논문은 SiC 세라믹 복합재의 우수한 특징을 이용한 국방 신소재 적용을 제고하기 위하여 작성하였다. 세라믹 복합재는 세라믹 재료의 단점인 취성과 낮은 파괴인성을 극복하기 위하여 세라믹 매트릭스에 탄화물, 산화물 등의 강화재를 복합화하여 단점을 극복한 극한환경 소재이다. 세라믹복합재는 보강된 섬유의 종류와 매트릭스 종류에 따라 구분할 수 있으며(Cf/SiC, SiCf/SiC 등) 각각 다른 특성을 보유하고 있다. 세라믹복합재 제작은 일반적으로 보강재(탄소섬유, 탄화규소섬유 등) 선정, 프리폼 성형, 계면층 형성, 치밀화, 그리고 표면코팅 공정의 순서로 제작된다. 그중 Cf/SiC와 SiCf/SiC에 대해 중점적으로 살펴보았다. Cf/SiC는 고강도, 높은 열전도도, 낮은 열팽창 계수 등이 특징이고 불활성 분위기에서 높은 화학적 안정성을 지닌다. SiCf/SiC 또한 Cf/SiC와 유사한 특성을 갖지만, 내산화성이 우수한 재료로서 열충격에도 강한 편이다. 이러한 특징들로 인해 Cf(SiCf)/SiC 복합소재는 극초음속 유도무기체계의 첨두부 및 연소실 부품, 우주비행체 열방호 소재, 항공기 첨단엔진 부품 등에 활용 가능한 극한환경용 구조소재이고, 앞으로도 무기체계가 발전함에 따라 기술기획 및 연구개발의 대상으로서 그 수요가 더욱 증가할 것으로 예상된다.

#CMC #C< #SUB> #f< #/SUB> #/SiC #SiCf/SiC #TPS #High-Temperature #Defense

참고문헌 (18)

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DARPA&KRIT, '23~'37 Defense Technolgy Planning Book, 335, KRIT, 2023, pp.63-68, 103-144.

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Shim, G., et al. “Influence of pyrolysis and melt infiltration temperatures on the mechanical properties of SiCf/SiC composites,” Ceramics International, Vol. 48, No. 2, pp. 1532~1541, 2022. DOI: https://doi.org/10.1016/j.ceramint.2021.09.231

Wang, X., Gao, X., Zhang, Z., Cheng, L., Ma, H., & Yang, W. (2021). Advances in modifications and high-temperature applications of silicon carbide ceramic matrix composites in aerospace: A focused review. Journal of the European Ceramic Society, 41, 9, pp. 4671-4688. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jeurceramsoc.2021.03.051

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