Special 첨단소재 및 공정기술 국제표준화 최신 동향(1)

섬유 강화 세라믹 복합재 튜브의 diametric 압축 C-ring 강도 평가의
ISO 표준 제정과 파인세라믹 기술 위원회의 표준화 동향

박지연_한국원자력연구원 책임연구원

I. 여는 글

소재를 연구/개발할 때 신뢰성 높은 물성 평가 자료의 생산 및 확보는 실제 적용할 부품의 설계 및 제작을 위한 품질 보증 관점에서 중요한 정보가 된다. 따라서 각 국가에서는 물성 평가 절차 표준화를 통하여 고신뢰성 자료를 확보하기 위하여 많은 노력을 한다. 실례로서 한국 산업규격(KS: Korea Standard)과 마찬가지로 미국 재료시험 표준(ASTM: American Society for Testing and Materials), 일본 산업규격(JIS: Japanese Industrial Standards). 독일 산업표준(DIN: Deutsche Industrienorm), 프랑스 표준(NF: Normes Francaises) 등과 같은 국가 평가 절차 표준을 제정하여 활용하고 있다. 각 국가별 표준 외에도 다 국가 협력에 의한 국제 표준의 제정도 병행하여 추진하고 있다. 상품 및 서비스의 국제적 교환을 촉진하고, 지적, 과학적, 기술적, 경제적 활동 분야에서의 협력 증진을 위하여 세계의 표준화 및 관련 활동의 발전을 촉진시키는 것을 목표로 국제 표준화 기구(ISO: International Standardization Organization)이 예이다. ISO의 수행 업무는 표준 및 관련 활동의 세계적인 조화를 촉진, 국제표준을 개발과 발간을 통한 표준 규격의 적용, 회원기관 및 기술위원회의 작업에 관한 정보의 교환 및 관련 문제에 관심을 갖는 다른 국제기구와 협력이다. 한국은 1963년 상공부 표준국이 우리나라를 대표하여 ISO에 Member body로 최초 가입하였으며, 1996년 이후로는 현재의 국가 기술표준원(KATS: Korean Agency for Technology and Standards)이 국가회원기관으로 한국을 대표하여 활동하고 있다. ISO 이사회 아래 표준물질 위원회(REMCO), 기술자문 그룹(Technical Advisory Group), 기술 위원회(Technical Committees)로 구성된 기술관리 이사회(Technical Management Board)가 조직되어 있으며, 본 글에서 소개하려는 세라믹 복합재 관련 표준은 파인 세라믹스(fine ceramics) 기술 위원회(ISO TC-206)의 복합재 작업반(WG; working group)에서 제정을 위한 기술적인 업무를 수행한다.[1-2]
　　환경오염 저감, 에너지 효율 향상 이슈 대응을 위한 극한 환경용 부품의 필요성이 증대됨에 따라 고온 내구성능 한계를 극복할 수 있는 초고온 세라믹 복합체 소재에 대한 요구가 증가하고 있다. 그림 1에서 볼 수 있듯이 항공용 가스터빈 엔진의 고압/고온부의 온도는 고온 금속의 적용 조건(붉은색 점선)을 넘어선 초고온이 요구된다. 섬유 강화 세라믹 복합재(CFCC: ceramic fiber reinforced ceramic composite)가 적용되면, 고온 안정성이 향상될 뿐만 아니라 부품의 단순화와 경량화를 통하여 에너지 효율 향상과 연료 저감으로 환경오염 물질과 탄소 물질 배출 감산에 따른 친환경성 기여도도 증진하게 된다. 또한 그림 2에서 볼 수 있듯이 원자력 산업에서도 에너지 효율 향상, 경제서 제고, 지속 운전 가능성 증진을 위하여 현재 가동 중인 원자로에 비하여 운전 온도가 높거나 방사선 선량이 높은 운전 조건에서 가동되는 다양한 미래형 원자로 개발을 추진하고 있으며, 이에 따른 고온 내방사선성을 지닌 극한 환경용 구조 소재의 필요성이 증대되고 있다. [3-4]
　　본 동향 분석에서는 극한 환경용 섬유 강화 세라믹 복합재 개발의 일환으로 추진하고 있는 CMC 복합재 튜브의 개발과 물성평가를 위한 C-ring 강도 평가와 평가 표준화 진행 현황을 간략히 서술하고, 또한 ISO 물성 평가 표준화 동향과 제정 절차를 소개하여 엔지니어링 세라믹스 분야에서도 물성 평가 표준화에 대한 이해와 인식 제고에 도움을 주고자 한다.

     
그림 1. 가스터빈 엔진의 위치 별 운전온도 분포[3]

그림 2. 가동 중 또는 미래 후보 원자력 시스템의 구조 재료에 대한 운전 온도 및 변위 손상 선량(dpa) 체계 개요[4]

II. 본문

II-1. ISO 물성평가 표준 제정 절차[1,2,5]

ISO 표준 문서의 제정은 일반적으로 예비 단계를 포함하여 7단계를 거치며, ISO/IEC 기술작업 지침서를 준수한다.[1,5] 신규 표준 제안은 ISO 국가회원기관 (한국의 경우 KATS), TC/SC 간사기관, 연계기관, 기술관리 이사회 또는 자문그룹, ISO 사무총장에 의해 이루어질 수 있으며, 작업안은 해당 기술 위원회의 정회원(P-member)들에게 회부되어 투표를 거치게 된다. 따라서 한국에서 신규 제안을 하려면 KATS를 통하여 진행되어야 한다.
　　ISO 표준 제정 절차는 예비단계(PWI: Preliminary stage)를 시작으로 다음과 같이 진행된다: 1) 예비단계에는 후속 단계로 진행시키기에는 충분히 성숙되지 않았지만, 소속 P멤버의 단순 과반수 투표에 의해 기술 위원회 또는 분과 위원회에 예비 작업항목(PWI: Preliminary Work Item)을 업무 프로그램에 도입하는 단계로, 예비 작업항목을 작성한다. 2) 다음 단계인 제안단계(Proposal Stage)에는 신규 작업제안 항목(NP: New Work Item Proposal)를 작성하고, 이 항목을 3개월 동안 공개 회람하여 투표로 다음 단계 진행을 결정한다. 최소 4개국 이상의 P-멤버가 적극 참여 의사를 표명해야 하며, 작업 프로그램에 프로젝트로 포함시킬 지 여부를 결정하는 단계이다. 3) 다음 단계는 준비단계(Preparatory Stage)로 NP가 승인되면 프로젝트 책임자와 멤버를 선정하고, ISO_IEC Directives, Part 2 지침서[5]에 따라 작업초안(WD: Working Draft)을 작성한다. 프로젝트 멤버들의 검토 의견이 반영된 WD은 위원회안(CD: Committee Draft)이 되며, 기술 위원회 또는 분과 위원회 멤버들에게 회람되고 중앙사무국에 등록되면 준비단계가 완료된다. 4) 다음은 위원회 단계(Committee Stage)이며 등록된 위원회 안(CD)을 모든 국가 회원기관들로부터 검토 의견을 받는 단계이다. 모든 국가의 기술적인 의견에 대응하여 다음 단계로 회부 결정이 합의되면 중앙사무국에 등록하여 단계를 완료한다. 5) 다음단계는 질의단계(Enquiry Stage)로 CD 단계에서 승인된 질의 안(DIS: Draft Int’l Standard)을 모든 회원국에 배포하여 5개월에 걸쳐 질의 의견 반영 및 찬반투표를 하는 단계이며, 기술 위원회 또는 분과 위원회 P-멤버 투표 수의 2/3이 찬성하거나 전체 투표 수의 1/4이하가 반대할 경우 승인된다. 6) 다음단계는 승인단계(Approval Stage)로 승인된 질의 안으로 최종 국제표준 안(FDIS: Final Draft International Standard)을 작성하여 8주간 모든 회원국의 찬반 투표를 수행하며, 최종 승인이 되면 국제표준으로 발간하도록 승인하였음을 투표보고서를 회람하여 단계를 종료한다. 7) 마지막은 출판단계(Publication Stage)로 4주 안에 중앙사무국 기술 위원회 또는 분과 위원회 간사 기관은 지적된 인쇄상 오류를 수정하여 국제 표준(IS: International Standard)으로 인쇄하고 배포한다. 제안된 신규 프로젝트가 승인되면 개발 일정을 18개월, 24개월, 36개월 트랙으로 선택하여 추진한다. 제정 절차 흐름을 그림 3에 나타내었다.

그림 3. ISO 국제표준 제정 절차 흐름도 [6]

-----이하 생략

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