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[쉽게 배우는 철강용어]초내열합금(Super Heat Resisting Alloys)

  • 송고 2012.04.21 07:00 | 수정 2012.04.21 09:52
  • 조인영 기자 (ciy810@ebn.co.kr)

철강업종을 영위하는 사람들에게는 상식적이며 이미 익숙한 용어들을 일반인들은 의외로 잘 모르는 경우가 많다. EBN은 매주 생활 속에서 접하지만 헷갈리는 철강용어와 개념들을 누구나 알기 쉽게 정리한다.<편집자주>

초내열합금이란 비교적 강도가 높고 산화 및 부식에 잘 견디는 합금으로, 입자분산강화합금, 결정제어합금 등을 합쳐 초내열합금이라 한다. 내열합금이 700℃ 이상의 고온에서 견디도록 만들어진다면 초내열합금은 1천℃ 이상에서 견디도록 제조된다.

내열합금이 적용된 자동차 엔진. [사진제공 : 현대자동차]

내열합금이 적용된 자동차 엔진. [사진제공 : 현대자동차]

초내열합금은 가스 터빈과 제트 엔진이 등장하면서 개발되기 시작했으며 모성의 기본 조성에 따라 철기, 니켈기, 코발트기 등으로 분류된다.

한국기계연구원에 따르면 초내열합금은 주로 니켈, 코발트, 또는 철을 주원료로 해 크롬, 알루미늄, 티타늄, 텅스텐, 몰리브데늄 등 약 10가지 내외의 원소들을 섞어 만든다.

일반적인 금속은 온도가 올라감에 따라 강도가 감소해 쉽게 변형되거나 파손된다.

그러나 초내열합금은 텅스텐이나 몰리브데늄과 같은 원소가 재료를 단단하게 만들고 알루미늄이나 티타늄이 니켈이나 코발트 등과 결합해 합금 내부에 눈으로는 관찰할 수 없는 아주 작고 단단한 입자들을 만들기 때문에 초내열합금이 쉽게 변형되는 것을 막아준다.

게다가 이 입자들의 특이한 성질로 인해 온도가 어느 정도 올라갈 때 까지는 점점 강해지므로 고온에서 변형 되지 않기 때문에 안전하게 사용할 수 있다.

초내열합금의 또 다른 특성은 내식성(내산화성)으로 고온에서 오랫동안 안정적으로 사용이 가능하다.

이는 중요한 부품의 소재로 사용되기 때문에 결함이 없도록 제조하는 것이 매우 중요하다. 내부에 결함이 존재할 경우 부품이 예상하지 못한 순간에 쉽게 파손돼 대형사고로 연결될 수 있기 때문이다.

초내열합금은 고온 강도와 내산화성에서 우수한 내열재료로 미국에서 생산되는 초합금의 약 80%가 제트엔진용 부품으로 소비되고 있다. 이밖에 증기 터빈, 자동차 및 선박용 엔진의 배기 밸브 등에 사용되며 우주선, 석유화학 플랜트, 원자로에도 활용된다.

최근 에너지의 효율적 이용과 절약, 그리고 고온에서 운전되는 기기 및 장비 종류가 차츰 많아지면서 초내열합금에 대한 관심은 높아지는 추세다.


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