기계/재료

1000 ℃ 고온 불변형 발포세라믹 개발

발행일 : 2020 / 01 / 09

중국과학원 충칭(重庆)친환경지능기술연구소 연구팀은 보온, 보습, 방음 및 내화성을 보유할 뿐만 아니라 1,000 ℃ 고온에서도 변형되지 않는 친환경 발포세라믹을 개발했다.

새로 개발한 발포세라믹은 겉모양이 화산석과 매우 비슷해 보이고 표면이 거칠지만 무게가 아주 가벼우며 입방센티미터당 중량이 0.2 그램으로 물에 뜰 수 있다. 시험 결과 500 ℃의 알코올램프 고온에서 불이 붙지 않았고 반대쪽 온도는 40 ~ 50 ℃에 불과했다.

발포세라믹의 로스팅 온도는 800 ℃에 달하고 완제품은 1000 ℃ 고온에 견딜 수 있다. 기존에 건축 분야에서 널리 사용되고 있는 단열재료는 세라믹점토, 폐기물 슬래그 등을 원자재로 하는데 가격이 저렴하고 보온 효과가 있지만 대량의 유기재료를 함유하여 내화성이 없다. 연구팀은 5년간의 연구를 통해 발포세라믹 제조 과정에 유기-무기 발포 공법 및 공정을 추가하여 경량, 방습, 방수 및 보온 성능을 보유할 뿐만 아니라 고온 소성을 통해 내열성도 보유하게 함으로써 1,000 ℃ 고온 환경에서도 불연성 및 비변형성을 보유한 새로운 발포세라믹을 개발했다. 해당 발포세라믹은 기존 발포세라믹 고온변형 온도의 세계 기록을 갱신하였으며 발포세라믹의 안전성을 1단계 향상시켰다.

아울러, 산업화 달성을 위한 기술 공략을 통해 로스팅 온도를 초기 1,300 ℃에서 800 ℃로 낮춤으로써 고온 로스팅 과정에서의 공기 중 질소산화 과정을 제거하였을 뿐만 아니라 생산 과정에서 생성되는 질소산화물로 인한 산성비(acid rain)의 환경오염 문제를 해결하였고 소성 비용도 1/3 감소하여 해당 제품의 해외 의존도를 낮추었다. 발포세라믹의 구성성분을 조절하여 화력발전소 탈황탑에서 생성되는 대량의 희황산, 냉열 변화가 심한 온도 등 열악한 환경에 해당 세라믹을 적용할 수 있다. 또한, 초경량 밀도로 인해 장기간 수면에 부유할 수 있어 구명장비 또는 해상 양식과 재배 등 분야에 응용할 수 있다.

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