• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1431-1434
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• 2014

가스터빈에 적용되는 열차폐코팅은 가동 중 반복적인 열피로에 의하여 파손되므로, 열차폐코팅의 내구성평가가 필요하다. 고온 환경에 노출된 열차폐코팅의 내부에는 열생성산화물(TGO)이 성장하게 되는데, 이러한 열생성산화물(TGO)의 성장은 열차폐코팅의 주요 파손 원인으로 알려져 있다. 따라서 TGO의 성장을 고려한 열차폐코팅의 내구성평가는 반드시 선행되어야 하는 연구이다. 본 연구에서는 김대진등의 연구 결과로부터 열화시간에 따른 TGO 성장을 고려하여 유한요소해석을 수행하였으며, 이로부터 응력과 열화시간 사이의 관계를 도출하였다. 또한 열화시간에 따른 유한요소해석 결과와 김대진 등의 접착강도 시험 결과의 비교를 통하여 열차폐코팅의 내구성을 평가하였다.

• 한국진공학회:학술대회논문집
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• 한국진공학회 2014년도 제46회 동계 정기학술대회 초록집
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• pp.193.2-193.2
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• 2014

열차폐 코팅(Thermal Barrier Coating)은 주로 항공기 엔진이나 화력발전용 터빈 등의 $1300^{\circ}C$ 이상의 고온에서 사용되는 부품에 적용되어 모재(내열합금)의 손상 방지 및 에너지 효율 향상을 위해 사용되고 있다. 열차폐 코팅의 경우 Plasma Spray 공법과 EB-PVD(전자빔 물리 증착법) 공법이 가장 많이 사용되고 있다. Plasma Spray에 의한 열차폐 코팅 공정은 생산 비용이 저렴하고 수평형 적층 구조를 통한 높은 열전도율을 가지는 장점이 있으며, EB-PVD 공정은 수직형 구조의 열차폐막을 통해 내열 충격성과 내열 사이클성이 양호하다는 장점이 있다. 본 연구에서는 열 사이클의 내구성이 뛰어난EB-PVD를 이용하여 열차폐 코팅 공정연구를 진행하였다. 본 연구소에서 사용하고 있는 EB-PVD 는 종래의 장치와는 달리 70 kW급 전자총 5기가 장착 되어 있으며, 각각 시편 가열용 전자총 2기 및 피코팅용 가열 전자총 3기로 구성되어 있다. 이런 구성을 통해 다양한 종류의 열차폐 박막과 높은 결정성과 치밀도를 가지는 박막 형성할 수 있을 것이다. 본 발표에서는 EB-PVD 공정 연구결과 및 향후 실용화를 위한 개발 연구 방향에 대해서 기술하였다.

• 비파괴검사학회지
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• 제36권3호
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• pp.202-210
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• 2016

열차폐코팅은 극한의 열환경에서 사용되는 기계요소를 고온으로부터 보호하기 위하여 널리 이용하는 코팅으로, 관련 산업의 경제적 이윤과 사용자 안전에 관련한 중요한 기술이다. 따라서 이런 열차폐코팅의 비파괴적 손상 평가는 그 중요성이 높이 평가되어 왔으나, 코팅 파쇄의 원인이 되는 내부의 미세한 조성 변화를 감지하기 위한 기술적 난제를 안고 있는 연구 주제이다. 본 논문은 열차폐코팅의 비파괴적 손상 평가를 위한 유한요소해석 기반 고감도 와전류 센서 설계 과정을 소개하고, 설계한 센서를 제작하여 진행한 성능 평가를 통해 설계 과정을 검증하였다. 와전류 센서의 성능을 예측하기 위하여 유한요소해석을 수행한 결과, 열차폐코팅의 손상 정도에 따른 센서의 임피던스가 증가와, 마그네틱 쉴드를 적용하였을 때 자속집속에 의한 검출능 향상을 관찰할 수 있었다. 또한 실제 실험결과와 비교를 통해 유한요소해석 결과를 검증하였다.

• 한국신재생에너지학회:학술대회논문집
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• 한국신재생에너지학회 2007년도 추계학술대회 논문집
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• pp.466-466
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• 2007

• 대한기계학회논문집A
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• 제38권12호
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• pp.1427-1430
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• 2014

열차폐 코팅은 고온 화염의 열이 블레이드의 모재에 직접 전달되는 것을 막는 역할을 하며, 세라믹 재질의 탑코팅층과 금속 모재간 결합력을 증가시켜주는 본드코팅층으로 이루어져있다. 이러한 열차폐 코팅 기술로 인하여 블레이드 표면의 온도가 화염온도에 비해 약 $100{\sim}170^{\circ}C$정도 낮아지게 된다. 이러한 열차폐 코팅은 금속모재와 코팅층의 열팽창 계수의 차이로 인해 내부 응력이 발생하게 되며, 블레이드의 형상 및 위치에 따라 발생하는 응력이 다르다. 따라서 본 논문에서는 열차폐코팅의 내구성 시험에 보편적으로 사용되는 코인형 시험편에 대하여 모재의 곡률에 따른 유한요소해석을 수행하고 열차폐 코팅에서 발생하는 내부 응력변화를 고찰하였다. 그 결과 탑코팅에 최저응력이 발생할 때의 곡률을 도출하였고 최저응력에서의 곡률과 차이가 커질수록 발생하는 응력이 커짐을 확인하였다.

• 항공우주기술
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• 제8권1호
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• pp.138-143
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• 2009

액체로켓엔진 연소기에 적용된 대기 플라즈마 코팅 및 전해/무전해 도금 코팅의 열차폐 효율과 내구성 평가를 수행하였다. 연소시험 결과 대기 플라즈마 방식의 $ZrO_2$, NiCrAlY 코팅은 로켓엔진 연소기의 초음속 유동영역에서 코팅이 표면에서 박리되는 현상이 간헐적으로 발생하였으며 따라서 이러한 문제를 극복할 수 있는 대체 코팅 방식이 요구되었다. 시험 결과 열차폐 효율 및 내구성 관점에서 대기 플라즈마 방식의 $ZrO_2$, NiCrAlY 코팅의 대안으로 무전해/전해 방식을 사용한 니켈-크롬 코팅을 사용할 수 있음을 알 수 있었다.

• 한국산업안전학회:학술대회논문집
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• 한국안전학회 1998년도 추계 학술논문발표회 논문집
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• pp.47-52
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• 1998

최근에 세라믹-금속 접합, 열차폐코팅(Thermal Barrier Coating), 마모저항코팅등 이종재료접합의 이용이 급증하고 있다. 열차폐코팅의 경우, 고온환경쪽에 세라믹을 배치하여 내열성을 부여하고, 냉각환경쪽은 금속재료를 사용하여 열전도성과 기계적 강도를 부여한다. 이 때 두 재료의 경계부에서는 열적, 기계적 특성 차이로 인하여 제조과정이나 사용중에 열적, 기계적 부하에 의하여 내부잔류응력이 생기게 되며, 이는 재료의 강도, 파괴특성에 많은 영향을 미치기 때문에 잔류응력의 감소기술이 중요시되고 있다. (중략)

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2009년도 제33회 추계학술대회논문집
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• pp.421-425
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• 2009

재생냉각형 액체로켓 연소기 챔버에서 열차폐 코팅이 미치는 열/구조적인 영향에 대하여 유한요소 해석을 통하여 고찰하였다. 열차폐 코팅은 현재 개발하고 있는 연소기에 사용되는 NiCrAlY-$ZrO_2$과 향후 적용할 가능성이 있는 Ni-Cr 두 종류를 적용하였다. 열/구조해석 결과 NiCrAlY-$ZrO_2$ 코팅이 Ni-Cr 코팅에 비하여 열차폐에 의한 온도감소 효과가 크게 나타났다. 결과적으로 냉각채널의 온도와 변형 또한 NiCrAlY-$ZrO_2$ 코팅을 적용하였을 때 Ni-Cr 코팅보다 감소하였다. 외측구조물의 구조안정성에 있어서 Ni-Cr 코팅이 미치는 영향은 없었으나, NiCrAlY-$ZrO_2$ 코팅은 외측구조물의 유효응력을 감소시켜 챔버의 구조안정성을 증가시켰다.

• 한국추진공학회지
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• 제18권2호
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• pp.52-59
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• 2014

액체로켓 엔진 연소기에 대한 연소/냉각 성능 통합 해석 및 연소 시험 결과와의 비교를 통하여 내열 세라믹 열차폐 코팅 조건에 따른 냉각 성능 변화 경향을 고찰하였다. 연소기 헤드부 근처에서의 막냉각 적용 여부 및 막냉각 유량에 따른 냉각수 온도 및 열차폐 코팅 표면 온도 변화 경향 또한 확인하였다. 본 연구를 통하여 재생냉각 방식 로켓 엔진 연소기의 냉각 기구 설계 시 고려 사항이 검토되었으며, 향후 지속적인 해석 도구 검증이 수행될 예정이다.

• 한국추진공학회:학술대회논문집
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• 한국추진공학회 2017년도 제48회 춘계학술대회논문집
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• pp.392-394
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• 2017

본 연구에서는 가변 추력기 3D 모델에 대해 CFD를 이용하여 고온 고압 환경에서의 추력 조절기 표면 열전달 계수를 예측하였다. 추력 조절기 표면에 열차폐코팅(TBC)을 모델링하였고, TBC 코팅의 두께가 추력조절기 내부 온도 분포에 미치는 영향을 연구하였다. TBC층의 두께는 $100{\mu}m{\sim}500{\mu}m$로 변화시켰다. 해석 결과, TBC층의 두께가 증가함에 따라 추력 조절기 표면과 내부 온도는 감소하는 경향을 보였다.