40 공업화학 전망, 제17권 제5호, 2014

탄소복합재료의 현황과 응용

이 구 현†⋅변 응 선

한국기계연구원부설재료연구소 표면기술연구본부 플라즈마코팅연구실

Current Status and Applications of Carbon Composite Materials

Lee koohyun†

and Byeon Ungsun

Korea Institute of Metals Science Plasma coating Technology Department

Abstract: 최근 고온에서의 내열, 내산화, 내부식 등의 한계성을 극복하기 위하여 새로운 고온재료의 개발과 함께 표

면특성 향상을 위한 코팅기술이 지속적으로 발전되어 왔다. 특히 이러한 고온에서 견딜 수 있는 내열재료들이 향후

예상되는 응용분야는 우주항공분야에서는 스페이스셔틀, 에너지분야에서는 석탄가스, 화력발전, 핵융합 등으로 1000

℃～2000 ℃의 고온에서도 견디는 경량화된 구조재료로서 기대되고 있다. 또한 재료 표면에 우수한 내식, 내마모, 열

차폐 및 내산화성에 견딜 수 있는 특성을 갖는 코팅층을 형성시켜, 표면에서의 산화, 열응력 및 내산화성을 가지게

하는 연구도 병행되어야 한다. 이 본고에서는 탄소복합재료에 대한 현황과 응용 및 고온에서의 성능 향상을 목표로

하는 표면코팅기술에 관해서 소개하고자 한다.

Keywords: carbon composite, high temperature, surface coating, TBC, EBC

1. 서 론

1)

고온산화 및 고온부식 환경하에서 사용되는 재

료와 부품의 내구성 및 신뢰성은 수명에 절대적인

영향을 주게 된다. 따라서, 고온에서의 내열, 내산

화, 내부식 등의 한계성을 극복하기 위하여 새로

운 고온재료의 개발과 함께 표면특성 향상을 위한

코팅기술이 지속적으로 발전되어 왔으며 선진국

에서는 재료 표면에 우수한 내식, 내마모, 열차폐

및 내산화성에 견딜 수 있는 특성을 갖는 코팅층

을 형성시켜, 표면에서의 산화, 열응력 및 내산화

성과 미세 조직의 불연속성 등의 문제점들을 체계

적으로 평가하여 최적의 표면층 특성을 갖게 하도

록 하는 연구가 진행 중에 있다.

또한 최근 주로 고온에서 사용되고 있는 항공우

주, 에너지관련기기 등에 사용되는데 가장 필요로

한 것은 고온환경하에서 내열성, 내산화성 등에

저자 (E-mail: lgh1162@kims.re.kr)

우수한 초내환경성의 내열재료가 개발되어 사용

되는 것이며 먼저 해결해야 할 과제이다.

이러한 내열재료들이 향후 예상되는 응용분야

는 우주항공분야에서는 스페이스셔틀, 에너지분

야에서는 석탄가스, 화력발전, 핵융합 등이다.

특히 가스터빈블레이드, 터빈베인, 그외 엔진부

품, 핵융합로벽로재 등에 사용되는 1000 ℃～2000

℃의 고온에 견디는 경량화된 구조재료로서 기대

되고 있다.

특히 고온에서의 내구성 향상을 위해서는 이들

초고온재료에 대한 코팅기술이 무엇보다도 중요

한 기술로서 현재 초고온에서의 코팅기술에 대한

연구가 선진국에서는 진행되고 있다. 국내에서는

재료연구소에서 극한환경에 견딜 수 있는 초고온

내열 및 복합재료의 개발과 함께 열차폐 및 내산

화성 코팅기술에 대해서 현재 연구개발 중에 있어

본고에서는 탄소복합재료에 대한 현황과 응용 및

코팅기술에 관해서 소개하고자 한다.

기획특집: 극한 환경용 소재

탄소복합재료의 현황과 응용

KIC News, Volume 17, No. 5, 2014 41

Figure 1. 탄소재료 및 그 응용 기술의 기술 조감도[1].

Figure 2. CMC로 제작된 베인[9].

Figure 3. GE사의 CMC 터빈 부품 개발 예[2,15].

2. 복합재료

복합재료는 성질이 다른 물질을 조합시켜서 각

각의 성질을 최대한으로 만드는 것이 바람직한 것

으로서 이종물질 간에서의 반응을 될수록 작게하

는 것이 필요하다.

복합재료는 여러 가지를 분류하고 있으나 매트

릭스의 종류로 분류하면 고분자기복합재료(PMC:

Polymer matrix composites), 금속기복합재료

(MMC: Metal matrix composites), 세라믹스기복합

재료(CMC: Ceramics matrix composites), 탄소/탄

소섬유복합재료(C/C: Carbon/Carbon composites)

로 나누어지며 C/C 복합재료는 섬유, 매트릭스와

함께 탄소로 만든 재료로서 가볍고 또한 고강도

이며 높은 내열성을 가진 복합재료로서 주목받고

있다.

Figure 1에 탄소재료 및 그 응용기술에 관한 기

술 개략도를 보여주고 있다.

2.1. 복합재료의 종류

1) CMC (Ceramic Matrix Composite, 세라믹기

복합재료)

CMC는 기존재료의 Ni기 초합금과 비교하여

밀도가 약 1/4로 경량이며 내열합금보다도 높은

온도역에서 사용가능한 재료이다. 또 본 재료는

제조코스트가 높은 것이 문제이나 최근 저코스트

로 함침하는 기술도 개발되어 있다.

고온, 고압하에서 결합한 전부 새로운 형식의

세라믹 성형체로서 대단히 치밀하며 공기 중,

1400 ℃까지 높은 강도와 우수한 파괴인성을 가진

다. 열전도율이 작아서 엔진 재료의 단열재와 각

종 내열재료로서의 용도가 기대되고 있다.

특히 항공기 터빈 부품과 같은 고온 부품에 사

용할 경우 항공기의 연료 절감 방법 중 고온화에

의한 열효율 향상을 달성하는 것으로서 이것을 달

성하기 위해서는 내열합금을 능가하는 재료를 사

용해야 한다. 이것의 한 방법으로서 CMC의 적용은

차세대 내열재료로서는 CMC가 기대되고 있다.

Figure 2는 CMC로 제작된 베인을, Figure 3은

GE사의 CMC 터빈 부품 개발 개요를 나타내고 있다.

기획특집: 극한 환경용 소재

42 공업화학 전망, 제17권 제5호, 2014

Figure 4. GE사의 팬브레이드, 팬케이스 CFRP 개발[2,15].

Figure 5. 고 바이패스팬의 CFRP 적용부품[2].

Figure 6. SiC/SiC CMC로 제작된 부품의 일례[5].

2) 탄소섬유강화플라스틱(Carbon Fiber Reinforced

Plastics, CFRP)

CFRP는 탄소섬유로 강화된 플라스틱이라는 의

미로서 여러 가지의 섬유와 여러 종류의 열경화수

지와의 복합재료이다.

최근 연료비의 비중이 높고 CO2 삭감의 요구에

의해 민간 항공기의 엔진에 대한 저연비화의 요구

가 대두 되는바 CFRP의 적용에 의한 경량화가 진

행 중에 있다.

Figure 4는 CFRP 적용 부품의 예를 Figure 5는

GE사의 CFRP부품 개발에 대한 개요를 나타내고

있다.

3) SiC/SiC 복합체

SiC 세라믹스로 구성된 CMC는 Ni기 초합금에

비해 비중이 1/4 정도이며 1400 ℃ 이상에서도 사

용하는 것이 가능한 내열성을 가진다. 이 특성에

서 CMC를 터빈구조부품에 적용하는 시험이 세계

적으로 행해지고 있다. CMC의 우수한 특성을 가

진 SiC/SiC를 항공기엔진의 터빈슈라우드및 베인

에 적용하는 것을 목표로 하여 제조기술의 개발,

시험편의 제작, 요소시험에 의한 평가가 행해지고

있으며 Figure 6에 CMC로 제작된 부품의 일례를

나타낸다. 슈라우드에 대해서는 내열, 내산화 향상

을 가지는 코팅기술을 개발하는 것과 함께 제조프

로세스에 따라 코스트 절감과 내환경 코팅기술개

발을 수행 중에 있다.

4) 금속기 복합재료(Metal matrix Composite,

MMC)

Ti 합금과 Al 합금, Mg 합금을 기지로 하는

MMC는 고비강성, 우수한 내열성을 가진 기체, 축

력부재, 착륙장치재료 등의 항공우주용구조재료

로서 사용되고 있다.

MMC의 제작은 열간정간정수압소결법과 Hot

Press를 사용하여 기지와 강화섬유를 복합화하는

방법이 많이 사용되고 있다.

5) 탄소섬유강화탄소기 복합재료(C/C Composite,

C/C)

C/C Composite는 우수한 내열성과 고비강도를

탄소복합재료의 현황과 응용

KIC News, Volume 17, No. 5, 2014 43

출처: ceramics (2007-12)

Figure 7. C/C 제품의 일례(대형로켓노즐로트).

Figure 8. 질화규소세라믹스로 제작된 부품의 일례.가지는 재료로서 스페이스셔틀의 내열타일과 항

공기용 브레이크에 사용되고 있다. 그래서 C/C

Composite는 400 ℃～500 ℃의 고온산화분위기에

서 산화되고 또 2차원 C/C Composite의 경우에는

층간전단강도가 인장강도와 굴곡강도에 비해 낮

은 결점이 있다. 이 때문에 C/C Composite에 대해

서 현재 내산화코팅에 관한 연구가 진행되고 있으

며 사용 용도로는 세계 중에서 생산되는 C/C 복합

재료의 63%가 항공기용 브레이크로 사용 중이다.

이외에도 로켓노즐, 재돌입비행체(스페이스셔틀

등)의 열차폐판, 제트엔진, 가스터빈의 내열재료

등에 사용되고 있다.

5) 탄소섬유강화 탄소기 복합재료(C/C Composite,

C/C)

C/C Composite는 우수한 내열성과 고비강도를

가지는 재료로서 스페이스셔틀의 내열타일과 항

공기용 브레이크에 사용되고 있다. 그래서 C/C

Composite는 400 ℃～500 ℃의 고온산화분위기에

서 산화되고 또 2차원 C/C Composite의 경우에는

층간전단강도가 인장강도와 굴곡강도에 비해 낮

은 결점이 있다. 이 때문에 C/C Composite에 대해

서 현재 내산화코팅에 관한 연구가 진행되고 있으

며 사용 용도로는 세계 중에서 생산되는 C/C 복합

재료의 63%가 항공기용 브레이크로 사용 중이며

이외에도 로켓노즐, 재돌입비행체(스페이스셔틀

등)의 열차폐판, 제트엔진, 가스터빈의 내열재료

등에 사용되고 있다. Figure 7은 대형로켓노즐로

트 제품의 일례를 보여준다.

6) 질화규소계 초내열재료

질화규소계재료는 분해온도가 약 1800 ℃로 높

고 고경도, 저열팽창계수 등을 가지고 있는 것이

장점으로서 우주항공부품에 사용되고 있으며

Figure 8에 그 일례를 나타낸다. 질화규소세라믹

스는 고온의 산화분위기 중에서는 표면에 실리카

층이 형성되어 산화의 진행을 방해하고 있다. 한

편 수증기를 포함한 고온 고압고속의 가스기류 중

(GT연소가스환경)에서는 질화규소세라믹스가 산

화하는 현상이 확인되고 있어 실용기술에서는 수

증기를 포함한 연소가스환경에서 질화규소를 보

호하는 코팅기술의 연구도 행해지고 있다.

3. 코팅의 종류 및 특성

고온에서 사용하기 위한 코팅기술은 내열온도

의 향상과 내산화성 향상을 도모하며 다른 부품의

장수명화, 열효율의 향상 등이 주목적으로 이에

대한 연구가 진행되고 있다. 현재 이러한 문제점

을 해결하기 위하여 개발된 기술이 열차폐 코팅기

술(Thermal Barrier Coating, TBC)과 내산화성코

팅기술(Environment Barrier Coating, EBC)이다.

이러한 열차폐코팅기술은 크게 pack cementation,

대기용사(APS), HVOF 또는 진공용사(VPS), 감압

용사 코팅(LPPS) EB-PVD 등으로 구분되며 최근

차세대 코팅기술로서 본드코트에는 선진 단결정

재와의 상호확산을 방지하는 확산 베리어코팅과

기획특집: 극한 환경용 소재

44 공업화학 전망, 제17권 제5호, 2014

재 료 명 화학식열전도율

W/mK열팽창계수

융점

(℃)과제등

Zirconia

ZrO2-Y2O3(YSZ)

1.8-2.7 10.5-11.6 2680TBC의 실용화한 것으로 실적이 많다.

EB-PVD막은 내소결성에 과제 있으며, 내변태도 문제

Al2O3, CeO2, SiO2,

addition to YSZ↑ ↑ ↑ YSZ계의 제반문제를 해결하고 타산화물의 첨가, 치

환이행해지고 있지만

YSZ에 능가할 계는 어렵다.ZrO2-SeO3, CeO2 ↑ ↑ ↑

Hafnia HfO2-Y2O3 2.9 4.4-12.6 2900 내열성은 가장 유망, 열팽창계수와 코스트가 문제

Ceria CeO2 1.2 13-14 2600 TBC로서 가능성이 있으나 강도가 문제

Yittria Y2O3 2 8 2435 TBC로서 미지수, 내식성이 유망, 열팽창계수 등이 불안

Alumina Al2O3 30 8 2046 TBC 탑코팅으로서는 불확실, 산소베리어로서 유효

Garnet Y2AlxFe5-O12 2.4-3.2 9.1 1970 내열성 등에 불안

PerovskiteSrZrO3 3.5 10.9 2800 강도 등에 불안

BaZrO3 3.4 7.9 2690 ↑

Pyrochlore La2Zr2O7 1.6 9.1 2300 강도 등에 불안 등에 연구 예가 있다.

Spinel MgAl2O4 5.8 9 2135 내열성 등에 불안

Table 1. 차열 코팅(TBC)용 세라믹후보재료

불확산코팅(EQ코팅)이 개발되고 있다. 탑코트에

는 전자빔물리증착(Electron-Beam Physical Vapor,

Deposition, EB-PVD)법에 의한 이트리아 안정화

지르코니아(YSZ)가 유망하다.

Table 1은 열차폐코팅(Thermal Barrier Coating:

TBC)의 탑코팅용 세라믹 후보 재료의 종류와 특

성을 나타내는 것으로서 ZrO2-Y2O3(YSZ)가 가장

실적이 있는 재료이지만 내소결성, 내변태 등의

문제도 잠재하고 있다. YSZ계에 타산화물 첨가,

YSZ 이외의 지르코니아, 지르코티나이외의 하프

니아 등 많은 산화물 세라믹스 재료를 후보로 한

연구가 진행되고 있다. 이외에 YSZ에 La2O3,

HfO2 등을 첨가하여 나노구조를 안정화한 TBC

막 개발의 성과를 얻었다는 보고도 있다. Table 2

는 열차폐코팅기술에 대한 방법을 나타내고 있다.

3.1. 차세대 TBC 코팅기술

① EQ 코팅(열역학평형코팅)

가스온도의 향상 등 운전조건이 가혹함에 따라

터빈 날개, 연소기 등 고온에 사용되는 Ni기 초합

금재료는 내식, 내산화, 차열 등의 코팅을 행하여

사용하는 것으로 되어있다. 금속계코팅으로서는 Cr과

Al을 사용한 확산 코팅에서 용사에 의한 NiCoCrAlY

코팅, 도금기술로도 사용한 Pt-Al 코팅 등이 넓게

사용되고 있으나 금속계 코팅(혹은 본드코팅)의

문제점의 하나로서 코팅층과 모재 Ni 초합금의 상

호확산에 의한 부분 노화가 있다. 이러한 코팅기

술에 관한 문제를 해결하기 위해서는 EQ 코팅이

라는 기술이 제안되고 있다.

② 확산피복재

확산침투라는 금속의 표면에 Al, Cr, Si, Zn 등

을 침투확산시켜 금속의 표면층을 확산시킨 원소

에 합금층을 변성시키는 방법이다. 표면상이 어떤

합금으로 되는가는 확산하는 원소와 피처리물의

조성에 의해서 된다.

최근 확산피복코팅의 개발에서는 코팅재로서는

MCrAlY, Re, Pt, CrTi, AlSi, TiSi, CrMo, β

-NiAl(Hf), γ’-(Ni,Pt)3Al(Hf) 등이 시험되고 있다.

③ EB-PVD

열차폐코팅(Thermal Barrier Coatings, TBC)의

한 방법인 EB-PVD기술은 종래의 TBC방법인 프

라즈마용사법에 비해 EB-PVD은 YSZ 등의 잉고

트를 사용하여 전자빔에 의한 용해와 증발시켜 코

팅을 행하며, 주상 구조와 나노메터의 기공도의

탄소복합재료의 현황과 응용

KIC News, Volume 17, No. 5, 2014 45

코 팅 법 피 복 재 특 징

확산침투법

팩법Cr, Al, Si, CrAl, CrSi,

Al, Si, AlFe, AlTi

확산층(반응층)을 형성하여 기재합금과 강고하게 밀착하기

때문에 박리의 위험성이 적다.

그러나 적용가능한 금속의 종류가 한정되어 있다. 농도제어

에 의한 한계도 있다.도포(슬러리법) Cr, Al, Si, AlSi

물리증착법

MCrAlX, MCrAlSi

(M: Ni, Co, NiCO, Fe)

(X: Y, Hf, La)

결함이 적은 치밀한 피막이 얻어지지만 스퍼터링의 경우를

제하면 각구성원소의 증기압을 고려한 증착합금조성의 제

어가 필요함.

또 성막속도가 작다. 균일성에도 문제가 있다. 장치가 고가

(증착 후, 확산처리 실시)

플라즈마용사법

대기압하(APS)

MCrAlX, NiCr

Ceramics (PSWZ etc)

광범위한 종류의 합금과세라믹을 효율좋게 코팅할 수 있지

만 박리가 쉬운 결점이 있다. VPS에서는 결점이 적은 고품

질이 얻어지지만 용사챔버 내의 오염과 O2의 장류(혼입)에

요주의(용사 후 확산열처리 실시)감압하(VPS, LPPS)

복합처리법

전기도금/확산 Pt/Al (Pt-Rh/Al)

각 코팅법을 복수조합한 것에 의해 각 처리법의 결점을 보

완하여 새로운 기능을 가지는 피복층의 형상을 기대할 수

있다.

PVD/확산 Ti/Si, Cr/Si, Si/Cr

용사/확산(팩법)MCrAlX/Al

NiCr/Al, NiCr/Cr

용사/확산(슬러리법) NiCr/(Si-Al)

Table 2. TBC 코팅방법 및 특징

특징을 가지고 있어 항공기 및 발전설비의 터빈

블레이드 등 고온 부품 등에 사용되고 있다.

3.2. 내산화코팅기술(Environment Barrier

Coatimg : EBC)

탄소⋅흑연재료는 기계적 강도, 습동특성, 전기

및 열전도성 등이 우수하여 제강, 전기, 요업, 원자

력, 항공⋅우주, 자동차 등의 넓은 산업분야에서

이용되고 있다.

C/C 복합재는 비산화성 분위기하에서는 2000

℃를 초과하는 고온에서의 강도저하는 없고 화학

적으로 안정하기 때문에 우주왕복기의 주구조재

와 열방호재 등에의 이용이 기대되고 있다. 그러

나 C/C Composite의 가장 큰단점은 산화성분위기

하에서는 500 ℃ 전후부터 급격히 산화, 열화하는

결점을 가진다.

한편 NASA 스페이스 셔틀의 일례와 각종공력

모형을 가진 풍동실험의 결과로부터 우주왕복기

의 대기권 재돌입시에는 동체 및 주익, 동익에는

1300 ℃, 노즐, 콘과 리딩에지 등의 경우에는 1600

℃에 도달한다. 그래서 상기 부위에 C/C복합재를

적용하는 경우에는 내산화피복이 불가결이다.

그 방법으로서는 탄소재료 자체를 개질하는 방

법과 외부 표면을 개질하는 방법이 있다. 첫째 방

법으로서는 탄소재료 자체의 개질법으로서 우선

산화를 촉매로 촉진하는 불순물(Ba, K, Na, Pb

등)의 제거를 생각할 수 있다. 이 방법은 산화를

억제하는 것으로 내산화 특성을 부여하는 방법은

될 수 없다. 또 산화를 억제하는 첨가물의 혼입도

탄소재료 자체의 개질법으로서 생각할 수 있지만

그 방법으로서 탄소 또는 그 전구체 속에 Si, Ti,

Zr, SiC, TiC, TaC, SiO2, Ta2O5 등을 수 퍼센트

혼입하는 방법이 있다. 두 번째 방법으로는 표면

개질법으로서 내산화성을 부여하는 기술 중에서

가장 많이 연구되고 있는 것이 CVD법 등에 의해

서 C/C표면에 SiC 등의 내산화코팅을 실시하는

방법이 주로 검토되어 왔으며 C/C와 더불어 SiC,

SiC/SiC, Si3N4 등의 재료에도 내산화성을 부여하

는 방법으로 용사, 도포, CVD 등의 공정을 통하여

코팅하는 방법, 유기금속 또는 콜로이드산화물

Sol을 도포 또는 함침, gel화에 의해서 산화물 피

막을 생성하는 방법, glass함침에 의한 방법, 금속

기획특집: 극한 환경용 소재

46 공업화학 전망, 제17권 제5호, 2014

Figure 9. EBC 시스템 설계를 적용한 예.

내산화코팅층의 구조

출처: (주) IHI 자료

Figure 10. 내산화코팅층의 구조 및 일례.

실리콘과 유기실리콘을 탄소재료에 함침, 탄소 모

재와의 화학반응에 의해 생성한 탄화규소를 피복

하는 방법 등이 있으며 현재 각각의 특성에 적합

한 방법에 대한 연구가 진행되고 있다.

1) 코팅재료

C/C 복합재, SiC, SiC/SiC, Si3N4의 내산화코팅

재료에는 몇 가지의 특성이 요구된다. 고온역에

있어서의 내열산화성 저휘발성 등 모재와의 밀착

성, 화학적, 기계적 등의 적합성이 요구되어진다.

이들의 조건을 구비하는 재료는 세라믹이지만

탄화규소(SiC)가 가장 실용적인 재료로 판단되어

사용되고 있다. 이외에도 코팅재료에는 Si, C,

Si3N4, SiC, Mullite, BSAS, BMAS, B2O3, ZrO2,

Yb2SiO5 외 희토류금속 등을 사용하고 있으며 이

들 재료를 단독, 또는 복합화와 제3원소를 첨가하

여 독창적인 재료개발을 위하여 선진국에서는 연

구 개발 중에 있다.

2) 내산화코팅층 설계 및 방법

내산화코팅을 위해 CVD-SiC를 C/C 복합재 상

에 직접 석출시킨 경우에는 CVD-SiC와 C/C 복합

재의 열팽창율차가 크기 때문에 열팽창율 차이에

기인하는 열응력에 의해 층간에 박리가 생긴다.

그래서 내산화성의 높은 치밀한 CVD-SiC를 이용

하는 경우에는 어떤 열응력 완화조치를 실시하는

것이 필요하다. 현재 선진국의 경우 C/C의 내산화

코팅은 기존에 사용하던 방법을 기초로 하여 각국

의 특성에 적합한 거의 독창적인 방법으로 연구

개발하고 있는 추세이다. 특히 일본의 경우 사용

용도에 맞는 조건하에서의 특성 평가를 실시하여

실용화에 빠르게 대응하고 있다.

일반적으로 코팅층의 구조설계는 다층코팅방법

을 많이 사용하고 있으며 제1층(열응력완화층)으

로는 C/C모재와 제2층과의 밀착력 향상이 주목적

이며, 단일원소 또는 경사기능을 가지는 제2층(내

산화층: Oxygen Barrier)은 치밀한 코팅막을 형성

시켜 가열⋅냉각시 균열을 방지하기 위한 것이 주

목적이다. 만약 여기에 균열이 있으면 C/C모재에

산소가 침입하여 산화되어 모재와의 밀착력이 떨

어지기 때문에 대단히 중요한 역할을 가지고 있

다. 제3층(내산화층: Steam Barrier)으로서는 내식

성향상을 제4층(내열층: Thermal barrier)은 내열

성향상 특성을 가지기 위하여 다층코팅층막을 가

지는 구조로 되어 있다. 이외에도 초고온에 대한

내산화성 향상을 위한 다층코팅층에 대한 연구가

진행 중에 있다. Figure 9는 EBC 시스템설계 예를

Figure 10은 내산화코팅층 구조 및 시공에 대한

일례를 보여준다.

탄소복합재료의 현황과 응용

KIC News, Volume 17, No. 5, 2014 47

이 구 현

1983 동아대학교 금속공학과 석사

2002 창원대학교 재료공학과 박사

1980∼ 현재 재료연구소책임연구원

2014∼ 현재 영산대학교 기계설계학과

객원교수

변 응 선

1988 강원대학교 재료공학과 학사

1990 강원대학교 일반대학원 재료공

학과 석사

2002 일본 동북대학교 공학연구과

공학박사

1991∼ 현재 한국기계연구원 부설 재료

연구소 표면기술연구본부 플라

즈마코팅연구실 책임연구원

4. 결 론

최근 재료개발에 대한 연구는 초고온재료의 개

발과 함께 벌크에서 표면코팅으로 전환하는 경향

이 세계적인 추세가 되고 있다.

특히 차세대차열, 내환경코팅분야의 연구가 기

대되고 있는 정도는 매우 급속도로 발전을 이루고

있는 상태이며 또한, 이러한 기술은 우주, 항공, 에

너지 및 원자력산업관련과 밀접하게 관련되어왔

다. 선진국의 경우 국가적인 차원에서 사용하여

왔으며 이것을 위해 독창적인 기술을 개발하여 특

허로서 권리화되어 독점되어 왔기 때문에 자국 내

에서의 사용에 많은 제한이 따르고 있는 실정이다.

이와 관련하여 현재 선진국 등에서는 향후 고온

환경에서의 사용이 기본 기술로 되어있는 TBC

(Thermal Barrier Coating)와 EBC (Environmental

Barrier Coating)개발에 대해 많은 투자를 하고 있

으며 이러한 개발에는 프로세스, 평가, 해석 및 설

계 종합적인 접근이 필요하므로 최근 전 세계적으

로 많은 연구를 하고 있는 실정이다.

국내의 열차폐코팅(TBC)기술 및 EBC기술은 지

금까지도 자체적으로 확보하기에는 미흡한 실정이

며 일부에서는 자체 기술확보를 위하여 노력을 기

울이고 있으나 아직 초보 단계이며 향후 계속 연구

개발을 지속적으로 수행해야 할 것으로 생각된다.

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