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스페이스 셔틀의 타일
우주선이 우주에서 대기권으로 재진입할 때, 공기와의 마찰에 의해 고열이 발생한다. 스페이스 셔틀은 100회 이상 반복해서 사용하는 것을 목표로 하고 있기 때문에 이러한 급열, 급냉에 견딜 수 있는 재료를 표면으로 이용할 필요가 있다. 따라서 콜롬비아호의 외면의 약 70%가 세라믹스 타일로 덮혀 있다.
이 타일은 욕실 등의 타일과는 달리 1300℃의 내열성과 함께 단열성과 가벼움이 요구된다. 따라서 열팽창이 제로에 가까운 99.7% 순도의 석영유리를 이용하여 지름 수 미크론의 유리섬유를 만들어 솜사탕같이 공기의 틈새를 90%나 받아들인 형태로 성형하여 소결시킨 타일이 개발되었다. 저온용(LRSI)과 고온용(HRSI) 2종류가 있는데, LRSI는 석영유리섬유를 콜로이드상의 규석질 결합재로 연결시킨 것으로 비중 0.144로 공극률이 크기 때문에 열전도도가 0.02~0.05W/mK로 단열성이 우수하며, 400~650℃의 온도가 예상되는 장소에 이용된다. 이에 대해 650~1260℃의 온도나 강도가 요구될 경우에는 결합재를 이용하지 않고 섬유를 직접 소결하여 연결한 비중 0.352, 강도 193kPa의 HRSI가 이용된다. 타일의 표준 크기는 LRSI가 약 20×20(0.5~2.5㎝), HRSI의 경우는 15×15×(1~9)㎝로 되어 있다.
스페이스셔틀의 표면이 곡면이기 때문에 약 3만 1 천개의 타일은 각각 조금씩 치수가 달라, 붙이는 장소를 비롯해 원료에서 시공할 때까지의 경과를 나타내는 번호가 붙여져 있다. 타일 표면은 비의 침투를 막기 위해 붕규산염 유리를 주체로 한 코팅이 되어 있는데 고온에 노출되는 곳은 SI B4를 넣은 흑색 유리를 약 0.3㎜의 두께로 코팅하여 복사에 의한 방열을 최대로 하도록 되어 있다. 또 측면 아래쪽 4㎜는 코팅을 하지 않아 온도상승에 의한 내압변화에 견딜 수 있게 하였다.
셔틀의 첨단 코 부분 및 날개의 전면부는 1500℃까지 달하므로 HRSI도 사용할 수 없다. 이 부분에는 탄소섬유로 강화한 탄소 내트릭스를 포함한 복합체에 산화규소를 코팅, 금속 알코레이트를 이용하여 산화규소를 충전 산화방지막으로 한 내열재(RCC)가 이용된다. 400℃ 이하의 저온부에는 나일론 펠트에 실리콘 고무를 코팅한 것이 사용되고 있다.
또한 타일은 알루미늄 기체에 붙인 펠트 패드에 실리콘 고무(RTV)를 이용하여 하나씩 테스트하면서 접착해 나간다. 제1회 비행에서는 타일은 약간 벗겨진 곳도 있었지만 전체적으로는 세라믹스제 타일의 우수성을 보여주는 결과를 얻을 수 있었다. (편집부)
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