일반기술

구조용 탄소/탄소 복합재료 제조기술

탄소/탄소 복합재료(C/C Composite)는 강화재로서 탄소섬유와 탄소(Carbon)기지 또는 흑연(Graphitic) 기지로 구성된다. 경량이면서 기계적특성, 내열성 및 마찰특성이 우수하여 최근 우주항공 및 일반산업용 구조재로 각광을 받고 있다. 기타 일반 산업용의 내열구조재로서의 적용으로도 가능한 기술이다. 탄소/탄소 복합재료는 아직까지 비교적 비싼 가격및 고온에서의 산화문제가 일부 제한요소로 작용하지만 최근에는 저렴한 원재료 및 공정개발 그리고 실용적인 내산화 코팅기술 개발로 인하여 상용화가 활발히 전개되고 있으며 일부 고온응용분야에서는 고급 흑연재질 또는 내열강보다 저렴한 가격으로 급속히 기존제품을 대체해 가고 있다. 탄소/탄소 복합재료는 Liquid Phase Impregnation과 Chmical Vapor Infiltraion(CVI), 또는 이들 두가지 방법의 혼합공정으로 제작된다.1. Liquid phase impregnation : 액상 기지는 Resin-based, 혹은 Pitch-based이며, 함침에는 다음과 같은 세가지 방법이 있다. - Low Pressure Impregnation(LPI) - Pressure Impregnation & Carbonization(PIC) - Hot Isostatic Pressure Impregnation Carbonization (HIPIC)2. Chemical vapor impregnation - Isothermal CVI - Temperature gradient CVI (TG-CVI) - TG CVI + Pulse CVI이에 본 기술은 항공기용 Brake disk용으로 개발되어 현재 상업화가 완료 되었으며, 탄소 섬유와 콜타르 핏치를 이용하여 경량, 고강도, 고내열성의 탄소/탄소 복합재료의 제조공정을 개발하였다. 특히 빠른 시간내에 고밀도화가 가능한 신제조공정인 압축탄화법을 개발하였고, 콜타르 핏치의 함침 및 탄화에 의한 치밀화 공정을 완성하였다.본 기술을 적용하였을 시, 낮은 열팽창, 고온 안정성(약 2000 ℃까지), 우수한 내열충격성, 우수한 내구성, 우수한 파괴강도 등의 특성을 보여주고 있다. 이러한 특성으로 인해, 1. 우주항공용 고온 내열성 마찰재 및 구조재 2. 일반산업용 내열재 -고온용 주형 및 도가니 -핵융합로 -반도체용로 -Jig & structure in furnace -Fastener류(Bolts, screws, nuts, washers) -고압 다이(Hot pressing die) -반도체 단결정 성장용 Crucible 및 발열체 등) 등의 일반적인 목적에도 충분히 활용이 가능한 것으로 평가받고 있다