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서울대학교 극초음속연구실 로고

Hypersonic & Rarefied Flow Lab.

내열금속 복합재료 삭마 / 산화 거동연구 Home > 연구주제 > 내열금속 복합재료 삭마 / 산화 거동연구

최 근 들어 국내에서도 항공우주분야의 발전과 자주국방에 대한 염원으로 로켓엔진 노즐, 극초음속 비행체의 전두부, 우주탐사를 위한 행성탐사선의 열차폐 구조물, 유도탄 노즐, 탱크 및 장갑차 외부 보호 장갑, 가스터빈의 블레이드, 핵반응로 등에서 내삭마/내산화 특성이 우수한 소재를 필요로 하고 있다. 일반적으로 텅스텐, 몰리브덴 등의 내열금속은 높은 수준의 내열/내마모 특성을 가지고 있으나 상대적으로 산화(oxidation) 및 삭마(ablation)에 취약한 것으로 알려져 있다. 고온 환경에서의 삭마 및 산화 현상은 내열금속 복합구조물의 안정성을 크게 저해할 수 있기 때문에 내삭마/내산화성 향상에 대한 관심이 높아지고 있다. 그러나 내열금속 복합소재 국내 연구기반은 미약하여 대부분 수입에 의존하고 있는 실정이다. 이에 본 연구실에서는 내열금속 복합재료의 삭마/산화 현상의 모델링 기술 및 이를 통한 우수한 내열금속 복합소재 개발을 위한 선도적인 연구를 수행하고 있다.

금 속이 플라즈마 유동과 같은 고에너지의 환경에 노출되어 삭마/산화 현상이 발생되면, 그림 4와 같이 기체, 액체금속, 고체금속 3가지 상태가 공존하게 된다. 이런 경우 각 상태 사이의 상호작용 즉 기체와 액체, 액체와 고체 사이의 경계면에서 물리현상을 모두 고려하여야 내열금속 복합재료의 거동을 정확하게 예측할 수 있다. 본 연구실에서는 기 보유 중인 세계 최고 수준의 고온 비평형 플라즈마 유동 해석 코드와 금속 복합재료 삭마/산화 해석 코드를 결합하여 내열금속 복합재료의 삭마/산화 거동을 정확히 예측하고 있다. 이러한 전산해석 연구와 더불어 150KW급 플라즈마 발생장치를 이용하여 다양한 삭마/산화 실험을 수행함으로써, 내열금속 복합재료의 내삭마/내산화 특성을 향상시키지 위한 연구도 진행 중이다.