국립대학 법인 동북대학(총장: 사토미 스스무(里見 進)／이하, 동북대)는 이번에 주식회사 히타치 제작소(사장: 나카니시 히로아키(中西 宏明／이하, 히타치))와 함께 석탄화력 발전 플랜트용 재료로서 800℃급의 증기 온도에 견디는 Ni기재료 및 Co기재료를 개발하여 대형 단조품과 실기 모의부품의 시험 제작에 성공 하였습니다. 개발한 재료는 금속 화합물(Ni3AI, Co3(AI,W))을 최적으로 분해시켜 고온강도 특성을 향상시킨 것으로 합금 성분을 검토하는 것으로 대형부품의 단조 결함 억제가 가능해졌습니다. 개발한 Ni 기재료를 적용한 대형 단조품(직경 800mm, 중량 6톤), 대형 단조품을 이용한 보일러용 튜브, 터빈 동익 시험 재작 재료는 큰 기울어짐이나 굴절 없이 균질의 것으로 통상 제조라인에서 문제없이 제조 가능하다는 것을 확인 하였습니다. 또한 개발한 Co 기재료를 적용한 대형 단조품(직경 200mm, 중량 1톤)을 시험 제작하였습니다. 그 결과, 제조성과 고온 강도를 양립할 수 있다는 전망을 얻었습니다. Ni기재료는 대형 부품재료로의 적용, Co기재료는 중형에서 보다 고강도의 부품 재료로서의 적용이 기대됩니다.

발전 효율은 증기 온도가 높아질수록 향상하기 때문에, 현재 내용(耐用) 온도 700℃급의Ni 기재료를 이용한 고효율 화력발전 플랜트의 개발이 추진되고 있는데, 800℃급의 본 개발 재료를 적용하면 증기 온도의 향상이 가능해지며, 또한 효율 향상을 기대할 수 있습니다. 이로 인해 대폭적인 에너지 절약과 CO2 삭감이 기대됩니다. 또한 고온 강도에 뛰어난 본 개발 재료를 700℃급의 고효율 화력발전 플랜트에 적용하면, 배관등을 얇게 제작하는 것으로 Ni기재료의 사용량이 삭감 가능해져 소재 비용의 대폭적인 저감이 가능해집니다. 이로써 CO2 배출량이 적은 고효율 화력발전 플랜트의 보급에 기여합니다.

본 기술은 동북대와 히타치가 공동으로 수탁한 신 에너지・산업 기술 종합 개발기구(NEDO)의 도전개발 「내용 온도 800℃급 증기 터빈 단조재료의 개발」로써 실시한 것으로 2020년 이후의 적용을 목표로 하고 있습니다.

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금속 프론티어 공학 전공

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