한마당 테마) 미래원자력기술관 > 미래원자력 신소재 기술

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연구개발 배경
미래의 원자로는 운전온도가 600℃ 혹은 900℃ 이상으로 현재의 300℃ 수준보다 훨씬 더 높고 또한 중성자량도 더 높기 때문에 높은 온도와 중성자량에 대하여 충분히 버틸 수 있는 우수한 신소재 및 소재기술을 개발하고 확보해야할 필요가 있음.

성과물의 우수성
나노크기의 산화물을 금속기지 내에 분산시킴으로써 고온에서도 강하고 중성자 저항성도 우수한 금속기지 신소재 개발.
나노분말의 동적 성형 자동화 공정 기술은 세계적으로 최초 성공한 기술로서 지식경제부장관상을 수여받는 등 산업적으로도 기술의 우수성을 인정받음.
나노 와이어 형상의 탄화규소 성장을 이용한 세라믹 복합재료 제조기술은 국내에서 독창적으로 개발된 기술로서 여러 건의 특허를 획득한 바 있으며 해외저널에서도 중요기술로 소개된 바 있음.

성과내용
- 기계적합금화 공정을 이용하여 수 나노크기의 안정한 산화물을 강 중에 분산시킴으로써 고온 크리프 강도를 획기적으로 향상시켰음 (700℃/80 MPa 하에서 크리프 시간 30,000시간 도달)
- 머리카락 굵기의 1/2000 수준인 직경 50 나노미터의 탄화규소 나노 와이어를 강화재로 사용, 특성을 향상시킨 복합재료 기술; 공정시간 20% 이상 단축시키고 기계적 및 열적 특성 20-50% 향상.
- 최대 5 GPa 압력의 전자기 펄스 파워를 500 마이크론 초 동안 나노분말에 작용시켜 기존 공정대비 30% 이상의 밀도 향상을 얻을 수 있으며 나노소재부품 제조 시 불량률을 절반이상 낮춤.

기대효과
- 나노 산화물 분산강화함금 및 세라믹 복합재를 미래 원자로의 핵심부품 소재로 활용하여 미래 원자로의 효율성을 높임으로써 미래 원자로의 국제 경쟁력 제고.
- 나노분말 동적 성형 기술은 원자력 내방사성 나노결정소재 등의 고부가가치형 소재 제조공정으로 적용.
- 세라믹 복합재료의 적용을 통해 미래 원자로의 열효율 향상을 통한 경제성 제고; 원자로 사고 시 대형 사고를 유발할 수 있는 수소발생을 현저히 낮추어줌으로써 원자로 안전성 향상.
- 우주 발사체 및 엔진 부품 등 우주항공과 국방산업 등에도 적용할 수 있는 기술임.