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개발동향

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개발동향 상세정보 게시판
분류 [친환경소재제품] 대체물질(소재)개발
과제명 에너지 전달을 위한 Meter급 탄화규소 래디언트 튜브 및 열교환기용 튜브 제조기술 개발
연구기관 ㈜이노쎄라
연구기간 2013.11.01. ~ 2017.10.31.
연구비 5,233,333 천원
핵심키워드 래디언트 튜브, 열교환기용 튜브, 열간가압성형, 접합공정, 원심성형
요약

연구목적 및 필요성

 O 전 세계적으로 에너지원의 고갈에 따른 영향으로 사용되는 에너지 및 열에 대한 효율성을 높이고 이를 회수하여 재사용하려는 노력이 가속화되어 가고 있으며, 에너지원의 90% 이상을 수입에 의존하는 구조를 가진 국내의 경우 이런 노력의 실현화가 더욱 더 중요한 시점임

 O 현재 발전, 가정 및 산업체 설비를 비롯한 에너지시스템에서 폐열에 의한 전체 에너지 손실은 약 30%이며, 그 중에서 대량의 에너지를 사용하는 발전 및 산업체 분야에서의 손실이 약 70%를 차지하고 있음

 O 고에너지 소비 산업에서 사용 중인 고온 부품 대부분은 Ni-Cr계 및 Inconel 계열의 합금을 사용하고 있으나, 이들 부품은 낮은 사용온도, 취약한 내열·내식성 등 내구성의 한계를 지니고 있어 고온 열특성 및 내식성이 우수한 탄화규소 소재로의 대체가 선진국을 중심으로 진행되고 있음

 O 본 연구에서는 세라믹 중에서도 열전도도가 높고 우수한 내식성 등의 특징을 가지고 있는 탄화규소를 사용하여 에너지 전달을 위한 Meter급 래디언트 튜브 및 열교환기용 튜브 제조기술을 개발하고 이를 활용해 시제품을 제작하는 것을 최종목표로 함

 

연구 내용 및 범위

 O 원심성형 기술을 이용한 2.4m급 튜브 제작 및 탄화체 접합을 통한 single-end type 래디언트 튜브 제조 공정 개발

 O 압출공정 최적화와 롤링건조를 통한 변형 없는 길이 3m 이상의 튜브 제조 공정 개발

연구성과

연구결과

 O 원심성형을 이용한 래디언트 튜브 제조기술 개발

  - 원심성형 공정용 폴리머 조성 개발과 최적화를 통한 2.4m급 튜브 제작

  - 열간가압성형기술을 이용하여 고밀도·반구형의 cap 제작 기술 확보

  - 접합 강도가 우수한 탄화체 접합용 페이스트 조성 개발 및 최적화를 통하여 gap filling 기술 개발

 O RBSC SSC 열교환기 튜브 제작

  - RBSC 압출소지 조성 및 압출 공정 개발

  - 튜브 건조 시 변형 방지를 위한 롤링건조 공정 개발

  - 상압소결용 소결조제 개발

 O RBSC SSC 소재 물성 평가

  - 단미 RBSC 소재의 물성 평가를 통한 SiC 크기가 기계적/열적 특성에 미치는 영향 규명

  - 압출용 SSC 소재의 소결조제가 치밀화와 물성에 미치는 영향 평가

  - cap 형상에 따른 응력분포 유한요소 해석을 통한 cap 최적 형상 설계

 O 시제품 제작

  - Cap/tube/flange 탄화체 접합공정 개발을 통한 2.4M single-end type 래디언트 튜브 시제품 제작 (외경 200.1mm, 내경 185.8mm, 길이 2.5m)

  - 롤링건조를 통한 건조 변형이 없는 길이 3M 이상 RBSC 열교환기 튜브 시제품 제작 (외경 18.92mm, 내경 14.14mm, 길이 3.08m)

  - 0.8M 튜브 소결체 접합을 통한 3M 이상 SSC 열교환기 튜브 시제품 제작 (외경 19.0mm, 내경 14.6mm, 길이 3.01m)

 

활용계획

 O 전량 수입에 의존하고 있는 비산화물 세라믹 튜브의 수입 대체 가능

 O 확보된 대형 세라믹 제품의 제조기술을 기반으로 반도체 공정용, 항공우주 및 원자력 산업용 대형 세라믹 제품에 응용 가능

  

주요성과

 O 보고서 1

 O 논문 2

 O 특허출원 3

 O 특허등록 1

첨부파일 에너지전달을위한Meter급탄화규소래디언트튜브및열교환기용튜브제조기술개발.pdf
출처 국가과학기술정보센터
등록일 2021-06-11

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