Untitled - KRRI 전자도서관

3. 금속계 나노 입자와 탄소계 합성을 위한 복합재료 기술 조사
집전판으로서의 신소재 연구 동향은 소결합금이나 카본계 재료 이외에, 신소재라 불리
는 세라믹스와 탄소계 복합재료를 집전판에 적용하는 검토가 일본에서 이루어 진 것으로
보고되었다. 탄소섬유로 짠 천을 성형하여 소성한 ‘탄소/탄소 복합재(C/C composite)‘는
경량으로 내열성이 높고, 항공기의 브레이크재 등으로 실용되고 있다. C/C composite에
동합금을 함침한 재료를 집전판에 적용하는 검토가 이루어지고 있으며 실제차량의 시험
결과에서는 실용할 수 있음이 확인되었다. 또한 탄화 티탄(TiC) 등의 도전성 세라믹스는
카본계 재료보다도 도전성, 기계적 강도에서 우수하여, 집전판으로 적용이 검토된 적이
있다(표 7). 그러나 윤활성, 내 아크성 등이 부족하여 실용화되지는 않았다.
표 7. 집전판으로의 적용이 검토된 새로운 재료의 특성
함침 재료
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밀도
(g/cm³)
휨 강도
(MPa)
저항률
(μΩm)
C/C composite + 동 티탄 합금 2.7 150 1.1
탄화 티탄 + 흑연 (78TiC-22C) 3.8 272 1.36
집전판의 성능향상을 위해서 복합재료를 사용한 기술을 조사하였다. 프랑스의 Carbon
Lorraine Group의 경우 기존의 탄소계 재료에 금속 물질을 첨가하여 집전판의 강도 및
저항을 감소시켜 집전성능 향상시키는 결과를 얻었다. 아래 표 8에서 금속 물질 성분 증
가에 따른 복합재료의 평균적인 특성은 표 8에 정리 하였다.
표 8. 집전판의 등급(모델)에 따른 평균 특성
등 급 AR 129 P 5696 P 6252
밀도 (g/㎤) 1.7 2.3 2.15
면저항 (µΩ.㎝) 3,300 700 1,000
휨 강도 (㎫) 40 85 60
집전판 경도 85 90 85
금속 함유율 (%) 0 20 25