| 초록 |
본 논문은 등온 화학 증기 침투(isothermal chemical vapor infiltration, ICVI) 공법으로 탄소/탄소 복합재료(carbon/carbon composites)를 제조하는 과정에서 예비 성형체의 치밀화(densification) 과정 및 유동장과 온도장 분포를 연구하기 위해 COMSOL 소프트웨어로 예비 성형체 치밀화 과정에서 물질 전달(mass transportation), 열전달(heat transportation)과 공극율(porosity) 변화 기반의 다중 물리장 결합(multi-physical fields coupling) 모델을 구축하였다. 메탄(methane)을 전구체(precursor)로 하고, 운동량 보존 방정식과 에너지 보존 방정식을 결합하여 계산한 결과, 물질 전달 초기 단계에 전구체 온도는 신속하게 증가하여 설정한 증착 온도(deposition temperature)에 도달하였으며, 또한 반응 장치의 내부 온도는 균일하게 분포되었다. 상술한 계산 결과에 근거하여 고정된 온도값을 설정한 후 운동량 보존 방정식, 에너지 보존 방정식과 공극률 변화 방정식을 결합하여 계산한 결과, 초기 치밀화 단계에 예비 성형체 최대 밀도는 예비 성형체 중심에 분포되었으며, 치밀화가 진행됨에 따라 해당 영역은 중심으로부터 외부로 이동하였다. 치밀화가 150시간 진행된 후 서로 다른 시간에 예비 성형체의 전체 평균 밀도 계산값과 실제값은 비교적 일치하였는데 이는 치밀화 모델은 신뢰도가 있음을 설명한다. |
