Intro.
평화로운 사무실
(따르릉)~
J매니저님: “매니저님, RBSC에 한 면만 코팅된 CVD-SiC의 열적 특성이 어떨까요?
(실제로 코팅된 시편을 만들수 없기 때문에 한면만 코팅됐을때, 특성을 물어보는 것)
용M: 뭐 별일 없겠죠?
J군: ……
본문
그래 한 번 파보자
위는 CVD-SiC(코팅) +RBSC(모재) 제품이다.
열적 특성이라면 많이 있겠지만 대표적으로
- 열전도도
- 비열
- 열팽창 계수
를 살펴보도록 하자.
첫번째, 열전도도 이다.
| | RBSC | CVD-SiC |
| 열전도도(W/mK) | 190 | 250 |
위에 정보를 봐서는 뭐가 뭔지 모른다.
우리가 저런 정보를 보면 잘 인지 하지 못하는 이유가 있다.
바로 ‘무엇과 비교해야하느냐” 이다.
우리는 일반적으로 내가 잘알고 친숙한 대상과 비교했을 때, 즉각적으로 인식하기 마련이다.
열전도도는 매우 중요한 요소이다.
특히 열을 효율적으로 배출해야 하는 응용 분야에서 중요한 영향1을 미칠 수 있습니다.
SiC BOAT의 경우 약 1000℃ 이상에서 사용된다.
이 경우 열전도율은 상당히 중요해진다.
그래서 이런 부분에 SiC 소재가 사용된다.
“뛰어난 내열성, 내식성, 열적 충격 저항성”
위에 표를 기반해서 본다면 철보다 2배 이상 높은 열전도도 수치이다.
즉, 약 200~250수준의 두 소재가 한 쪽이 CVD-SiC로 코팅되어있어도
열전도도의 문제가 발생할 가능성은 낮다.
두번쨰 비열이다.
간략하게 말하면 해당물질을 1℃ 올리는 데 필요한 에너지이다.
| | RBSC | CVD-SiC |
| 비열(J/gK) | 0.7 | 0.7 |
동일하다.
물이 참고로 4.8이다. 물이 위에 소재보다 7배 더 열이 많이 필요하다.
즉, 같은 에너지가 주어졌을때, 열적으로 물보다 매우 빠르게 상승할 것이다.
특수한 상황이 아닌 이상, 값이 같은데, 뭐 별일은 없을 것이다.
마지막으로 열팽창 계수이다.
| RBSC | CVD-SiC | |
| 열팽창 계수(10-6/℃-1) | 4 | 3 |
| 열팽창 계수(M_미터) | 4 x 0.000001M = 0.00002303M | 3 x 0.000001M = 0.000006M |
25℃(상온)에서 1000℃(공정온도) 까지 올렸을때 각 소재가 얼마나 팽창했을까.
| 기본조건 | RBSC | CVD-SiC |
| 처음길이(x) = 1M(100cm) | 1 x (4 x 0.000001 x 1000)= 0.004 M (0.4 cm) | 1 x (3 x 0.000001 x 1000) =0.003M (0.3 cm) |
결론적으로 1미터 소재가 약 0.1cm 차이로 약 1.3배의 차이가 나고있다.
1000℃ 까지 승온 했는데 저정도면…..
차이가 없다고 보는게 맞지 않을까 싶다.
자 이렇게 J군의 문의를 한번 풀어보았습니다.
자주 문의 주세요 J매니저님^^
결론
RBSC에 CVD-SiC 코팅이 한 면만 되어있어도 열적으로 문제가 없을 가능성이 높다.
주석
- 열적 성능: 열전도도가 높은 소재는 열을 빠르게 전달하고 분산시킬 수 있어 장치의 온도를 낮게 유지합니다. 반면, 열전도도가 낮은 소재는 열을 충분히 빠르게 배출하지 못해 장치의 온도가 상승할 수 있습니다. 이는 특히 전자기기, 반도체, 레이저 시스템 등에서 중요한 문제가 될 수 있습니다.
내구성 및 신뢰성: 장비 내의 고온이 지속되면 소재의 노화가 가속화되고, 기계적 성질이 약화될 수 있습니다. 이는 균열, 변형 또는 기타 구조적 실패로 이어질 수 있습니다. 열전도도가 높은 소재는 이러한 문제를 완화하는 데 도움이 될 수 있습니다.
에너지 효율: 열전도도가 낮은 소재는 열 손실이 더 클 수 있으므로, 에너지 효율성이 떨어질 수 있습니다. 이는 특히 에너지를 많이 소모하는 시스템에서 중요한 고려 사항입니다.
설계 제약: 열전도도가 낮은 소재를 사용할 경우, 추가적인 냉각 시스템이 필요할 수 있으며 이는 전체적인 설계 복잡성을 증가시킬 수 있습니다. 이는 공간, 비용, 무게 등의 추가적인 제약을 가져올 수 있습니다. ↩︎