해외과학 기술 동향
2013-03-17
현재 CFM56 엔진의 한 부품으로 시험되고 있는 열구조 복합재료는 매우 높은 온도에서 견딜 수 있기 때문에 엔진 및 항공기 제조업체들에게 똑같이 새로운 기회를 제공하고 있다. Safran은 이미 이 혁신적인 기술을 군사 및 항공우주 추진 시스템에 광범위하게 사용하고 있다. 일년 전에 Herakles(Safran)는 세계에서 처음으로 새로운 열구조 복합재료인 세라믹 매트릭스 복합재료(ceramic matrix composite: CMC)로 만들어진 배출 콘에 맞는 엔진을 개발하여 상업용 항공 디자인에 적용하였다.
세라믹 매트릭스 복합재료는 섭씨 1,000~1,500도까지 상승되는 온도에 견딜 수 있어 엔진의 높은 열 발생 부분에 적합한 재료로 여겨지고 있다. 세라믹 매트릭스 복합재료는 30~50% 더 가볍기 때문에 현재 사용되고 있는 금속 부품을 대체할 수 있다. “현재까지 우리는 단지 이러한 종류의 열구조 재료를 군사용 항공기에만 사용하고 있었다. 모든 파괴적인 기술과 같이 이는 장기적으로 생각하는 것을 필요로 한다. 우리는 2020~2030년에 사용하기 위해 Safran가 디자인한 새로운 엔진과 함께 차세대 LEAP 엔진을 위한 일련의 부품들을 생산하기 위해서 상업용 항공기에 응용하는 것을 보다 자세하게 보기 시작하였다”고 "CMC Exhaust" 프로젝트 책임자인 Yann Richard는 설명한다.
비행시간이 훨씬 한정되는 군사적인 용도와는 다르게 상업용 항공기 엔진들은 훨씬 장시간 사용된다. 매우 높은 온도에서 내구성이 좋아야 할 뿐만 아니라 엔진 부품들은 수 십 년 동안 사용할 수 있게 내구성도 우수하여야 한다. “우리는 탄소섬유 기반 열구조 재료들을 군사용 엔진에 사용하고 있다. 그러나 이들은 시간이 지남에 따라 산화된다. 항공 산업의 요구에 부합되기 위해 우리는 산화에 대한 저항성이 우수한 탄화 실리콘 연속 섬유를 사용하고 있다. 또한 이들 새로운 재료들은 스스로 수선될 수 있다. 달리 말하면 공기 중의 산소는 분자들과 반응하여 실시간을 부품들에 생길 수 있는 미세한 머리카락 크기의 갈라짐 틈을 고칠 수 있다. 이러한 독특한 특성은 상업용 엔진 부품이 필요로 하는 100,000가동시간을 가능하게 하는 핵심요소”라고 Yann Richard는 설명한다.
Herakles는 유럽 항공 안전청(European Aviation Safety Agency; EASA)으로부터 앞으로 4~6개월 이내에 에어프랑스와 함께 출구 콘을 시험하기 위한 인증을 받을 것이다. “항공기 회사들은 이들 새로운 재료에 대해 상당한 관심을 보이고 있으며 우리 프로그램을 밀접하게 따르고 있다. 이들 파트너십에 의해 이 프로파일을 보다 향상시킬 수 있는 기회를 Safran에 제공하고 있다”고 Yann Richard는 강조한다.
키워드 : 항공 엔진,재료,세라믹 매트릭스,복합재료
