고온 열보호용 복합재 유효 물성 및 열전달-탄성 연계 모델링

Modeling Coupled Thermal-Ellastic Effective Properties of High-Temperature Thermal Protection Composites

연구 내용

고온 환경용 열 보호 시스템 소재의 유효 열전도도와 탄성 계수를 유한요소 기반으로 산출하고, 미시역학 전산모형과 실험 기반 물성 검증으로 설계 입력치를 확보하는 연구

고온 구조물과 열 보호 시스템에 적용되는 탄소/탄소 복합재의 HfC 코팅층을 대상으로 유효 열전도도와 탄성 계수의 물성-구조 상관을 정량화합니다. 미시역학 전산 모형을 이용해 삼차원 구조를 구성하고, 코팅층의 기공도와 두께 변화 같은 재료 변수를 반영하여 유한요소 해석으로 물성을 산출합니다. 또한 제작 시편에 대해 온도 조건별 열전도도를 측정하고 전산 결과와 비교하여 물성 예측의 신뢰도를 확보합니다. 이를 통해 열유속 기반 설계의 입력 물성을 체계적으로 제공합니다.

관련 프로젝트

3건

연구 흐름

초기에는 코팅층을 포함한 복합재 3차원 형상을 구성하고 미시역학 전산 모형으로 유효 물성을 도출하는 접근을 정립했습니다. 이후 열 보호 시스템 개발 과제에서 고온 재료의 열전달과 탄성 거동을 함께 고려하는 방향으로 해석 체계를 확장했습니다. 재진입 및 대기 진입 조건을 가정한 해석 요구에 맞추어 코팅층 미세구조 변수(기공도, 두께)를 설계 자유도로 다루는 모델링을 보강했습니다. 최근에는 수치해석 기반 물성 예측이 열-구조 통합 해석의 입력으로 활용되도록, 후속 해석 기법과 연계하는 궤적을 형성하고 있습니다.

활용 가능성

활용 가능성은 알앤디써클 특화 AI 에이전트가 생성한 내용으로, 실제 연구 가능 여부는 연구실과의 논의가 필요합니다.

열보호 소재 유효 물성 DB 구축
코팅층 두께 최적화 모델
기공도 반영 열전도도 예측
고온 내열 코팅 설계 지표
열유속 기반 성능 예측 입력치
열-탄성 연계 해석 절차
복합재 미세구조-물성 변환 방법
온도 의존 물성 검증 프로토콜
재료 조합별 설계 매개변수 도출
열보호 설계 검증용 해석 준거