| 학회 | 한국재료학회 |
| 학술대회 | 2003년 가을 (11/21 ~ 11/22, 연세대학교) |
| 권호 | 9권 2호 |
| 발표분야 | 세라믹스 |
| 제목 | 화학증착법에 의한 구상 ZrO2에 열분해탄소와 탄화규소의 다층 코팅 |
| 초록 | 탄화규소나 열분해 탄소는 고온 특성 및 화학적인 안정성이 우수하여 단미 혹은 코팅재로로 소재의 성능을 향상시키기 위하여 에너지 관련 분야, 반도체 치구 분야, 방위산업 및 항공우주 분야와 원자력 분야에서 다양하게 사용된다. 특히 원자력 분야에서는 고온형 원자로의 노심 요소 부품으로 적용 및 개발을 고려하고 있으며, 대표적인 예로 수소생산용 초고온 가스냉각로의 코팅 핵연료 입자를 들 수 있다. 일반적으로 TRISO라 불리는 가스냉각로 핵연료는 구형 UO2 kernel의 주변을 PyC-SiＣ-PyC의 삼중 코팅층으로 둘러싸는 구조를 하고 있으며, 이 코팅층들은 kernel 물질이 분열하는 동안 발생되는 내부 기체 압력을 견디는 압력용기 역할과 기체나 금속 핵분열 생성물들을 가두는 확산 장벽 역할을 하게 된다. 본 연구에서는 구형의 UO2 대신 선행연구를 위하여 구형 ZrO2를 이용하여 증착온도나 시간 및 입력기체비 등의 화학증착 변수로 조절하여 SiC 및 PyC을 코팅하고, 각 변수들에 의한 증착층의 거동을 고찰하고자 하였다. 구형 ZrO2는 직경 0.5 mm인 것을 선택하였으며, SiC와 열분해탄소의 증착을 위해 MTS (Methyltrichlorosilane, CH3SiCl3)와 C2H2을 각각 사용하였고, 운반 및 희석가스로 H2를 사용하였다. SiC 증착층은 열역학 프로그램인 SOLGASMIX-Ⅱ를 사용하여 계산한 결과로부터 β-SiC 단일상이 증착되는 범위를 택하였다. 혼합기체인 H2 : MTS 의 비는 4 ~ 60 이고, 전체 유량은 200 ~ 1000 sccm를 유지하였으며, 증착온도는 1000 ~ 1350oC의 범위였다. 이 때 반응압력은 5 ~ 100 torr로 조절하였다. PyC은 1100 ~ 1300oC에서 10 torr 압력을 유지하며 증착시켰다. 증착이 끝나면 원료기체의 공급을 막고, 희석기체인 H2를 흘리면서 반응관을 냉각시켰다. 상온에 도달하면 알곤가스로 충분히 purging 한 후 시편을 꺼냈다. 증착층의 두께, 표면형상과 단면 미세구조와 같은 증착거동을 광학 현미경과 주사전자현미경을 사용하여 관찰하여 그 결과를 분석하였고, EDS 분석을 통하여 각 층간의 반응여부를 살펴보았다. |
| 저자 | 박지연, 김정일, 김원주, 류우석, 이영우, 장종화 |
| 소속 | 한국원자력(연) |
| 키워드 | SiC; PyC; CVD; TRISO |
