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영어

Carbon material has been highlighted in broad research area in wide size-spectrum, such as nano-sized graphene for next generation opto-electrical device, carbon nanotube for advanced flexible device, and meter-sized cabron composite for new platform for high-performance automobile. Expecially, extraordinary physical properties of carbon based composites make it possible candidate as anti-ablative material in various thermal protection system in aero, space, and defense industry. For instance, carbon-carbon composite(C/C) with high density has been highlighted for its superior anti-ablative properties in extreme conditions and applied in gas management system(GMS) in vertical launcher system(VLS). However, high thermal conductivity of C/C composites from pyrolytic carbon structure, which has negative effect on the limitation of adhesive's working temperature, makes it difficult to apply on steel structure with even high-temperature adhesive. In this study, the density gradient in C/C was made by temperature-gradient during chemical vapour infiltration (CVI) process for lowering thermal conductivity (k) with sustaining its superior anti-ablative properties. The thermal gradient during CVI process consists gradient on crystallization reaction velocity and produces density gradient in intrinsic C/C composite, as scanning electron microstope(SEM) measurement has confirmed. Moreover, from the thermal conductivity (k) measurement, the lower thermal conductivity of density-gradient C/C than normal high-density homogeneous C/C also has been confirmed. This study suggests density gradient C/C with low thermal conductivity as possible candidate for wide application in anti-ablation applications.

한국어

대표적인 초고온용 복합재인 탄소-탄소 복합재(C/C복합재)는 우수한 내삭마성 및 고온에서의 강도를 바탕으로 함상용 유도무기의 발사 화염을 지지하는 함정 수직 발사대의 화염처리장치에 적용되고 있다. 이러한 C/C복합재는 화염처리장치 구조물에 고온용 접착제로 부착되어 있기 때문에 발사 화염 온도의 전달을 통한 접착면의 고온부가 및 박리 위험성 방지를 위한 저열전도도 구현이 필수적이다. 본 연구에서는 C/C 복합재 내 탄소 기재의 밀도 구배를 통해 저 열전도도를 구현하고, 성능을 분석하였다. 밀도 구배는 CVI(Chemical Vapor Infiltration)공정 시 온도의 구배를 통하여 구현되었으며, 밀도 구배와 열전도도의 상관성에 대하여 분석하였다. 본 연구를 통해 제안되는 밀도 구배 C/C 복합재는 저 열전도도를 통해 발사대 화염처리장치와 같이 고온용 접착제를 통해 구조물에 부착, 고온 환경에 노출되는 여러 분야에 응용 가능 할 것으로 예상된다.