초미립자 자기 파인 세라믹스
자동차의 장래를 크게 바꾼 세라믹 엔진의 등장
1982년 1월 , 일본에서 최초의 세라믹 엔진 카의 시주(詩走)가 있엇다.
세라믹스(ceramics)라는 것은 꽃병이나 접시를 만드는 도자기를 말하는데, 이런 것이 엔진의 재료가 되리라고는 최근까지 아무도 상상하지 못했엇다.
도자기란 원래가 <꺠어지는 것>으로 인식되고 있다. 한편 엔진은 가장 강렬한 충격이 생기는 기계이다. 그런데 , 도자(陶滋)라는 재료와 엔진이 필요로 하는 재료 특성을 과학적으로 압축해 가면, 있을 수 없는 일은 아니었던 것이다.
종래의 불순물을 포함한 천연재료가 아니고, 천연재료를 인공적으로 정제(靖製)한다든지 합성한다든지 해서, 불순물을 적게 한 재료를 사용하는 것 으로써, 비로서 세라믹스의 엔진 파츠가 가능해졌단 것이다. 과학이 기성 관념을 타파한 전형적인 예의 하나라 할 수 있다.
자동차 산업은 현재 일련의 신소재 전쟁에 접어 들려하고 있다. 엔지니어링 플라스틱이라든가 그것을 바탕으로 한 복합재료, 그리고 세라믹스 등, 10년 후의 자동차가 어떠한 것이 될지, 아무도 상상할 수가 없는 상태이다.
그중에서도 가장 큰 영향을 줄 것으로 여겨지는것이 세라믹 엔진이다.
현재 세라믹스를 소재로 하여, 여러 가지 엔진 부품의 시작(試作)에 들어가 있다
금속의 1/2의 무게로 1.5배의 내열성 냉각도 필요없이 30%의 연료 절약
세라믹 엔진은 이제까지의 금속제 엔진과 어떻게 다른 것일까?
우선 내열설이 뛰어나다. 이제까지의 엔진으로는,1000도 이하가 아니면 장시간 운전이 불가능 하였다.
그러므로, 물이나 공기를 이용해서 냉각하고 있었던 것이다.
수냉(水冷)이라든가 공랭(空冷)이라든가 하는 것이 그것이다.
그것이 불필요해진다.
세라믹스라면 1200~1500도 까지 견딜 수 있따.
수냉,공랭의 장치가 없어지는 만큼 가벼워지며, 복잡한 기꼐부분을 제거 할 수 있다.
이에 관련하여, 이론적으로는 연료를 30%절약할수있게 된다.
냉각이라는 것은 열을 뺴앗아 버린다는 것이다.
여기에도 상당한 에너지가 소요된다.
이제까지는 그 만큼 에너지를 허비해 왔다는 셈이 된다.
그리고, 세라믹스 자체가 가볍다.
금속의 약 5분의 2의 비중. 세라믹스화가 이루어지면, 엔진의 약 반으로 무게가 줄 것 이라 한다.
다른 신소재 와의 짝지움으로 생각할떄, 자동차전체는 대체 얼마나 가벼워질 것인가.
현재로서 실용화 단계에 들어가 있는 것은 , 그로우 플러그, 호트 플러그(부연소실), 터본차쳐 로우터, 실린더 내벽, 실린더 헤드, 피스톤링, 가스의 출입구 부분, 피스촌 상부 부분등이다.
그러나, 지금 당장 양산(量産)해서 자동차가 장치할 단계에는 와 있지 못하다.
정밀한 세라믹스 부품을 대량으로 만드는 기술이 앞으로는 과제이다.
예컨대, 피스톤 헤드는 생김새가 복잡한데다가 칫수의 정도(精度)가 엄격하다
테스트 차의 피스톤은 일단 성형하여 소결(燒結)한 것을 다이어몬드 휠로
정밀연마(精密硏磨)했지만, 이런 식으로는 보석을 연마하듯이 하다가는 대량 생산은 무리이다.
또 하나의 문제는 충격에 대한 강도이다.
각부의 밀도(密度)가 고르지 못하면, 갈라지기가 쉽다.
이와 같은 난점들이 돌파되었을 떄, 세라믹 엔진의 시대가 열리는 것이다.
막이 오른 미,일 세라믹스 레이스
일본의 자동차산업에 대한 반격을 꾀하는 미국에서는 <거국적>으로 세라믹스 엔진 개발에 나서고 있다. 1978년 DOE(미국 에너지부)는 ,GE 사의 한 부문인 DDA 사에 대형 트럭용 세라믹스 가스 터빈 엔진의 개발을 위촉 하였다.
이것은 CETE 계획이라 불리고 있다. 주무 부처가 에너지 부이므로 연료 절약이 주목적이지만, 사실상 자동차산업에 대한 측면 지원의 효과도 있다.
그리고 1980년에는 승용차용 가스터빈 엔진을 개발하는 AFT 계획이 시작되었다.
폰티악 사의 팀이 이를 맡고 있다. 이 밖의 개레트 사와 포드사, 윌리엄 사도 개발을 추진하고 있다.
가스 터빈에서는 고압으로 한 공기를 불어넣어서 연료를 연소시켜, 터빈의 날개(블레이드)에 고속고온의 가스를 보내어, 터빈을 돌린ㄷ. 그런데, 블레이드가 고온은 견디지 못하기 떄문에, 현재는 온도를 1000도 이하로 억제하고 있다 여기에 세라믹스를 사용하여1300도에 결딜수있게 한다면, 효율은 25%나 증가한다. 바로 그것이 노리는 점이다.
이와 같은 가스 터빈 엔진과 가솔린 엔진을 둘러싸고, 미.일이 현재 전력을 다해서 앞을 타투고 있는것이다.
우리나라도 세라믹엔진을 단 자동차가 나오면 이보다더 기쁠수가 있겟는가?
우리나라도 빨랑 나왓으면 하는 소망이 있다
이상 끝입니다 The End