소개

탄화규소 세라믹 최근 자동차 산업에서 놀라운 경도와 기타 뛰어난 특성 덕분에 비약적인 발전을 이루었습니다. 자동차 기술과 재생 에너지의 새로운 발전으로 이러한 첨단 세라믹을 전 세계 자동차 제조 산업에서 사용할 수 있게 되었습니다. 오늘 기사에서는 자동차 산업을 비롯한 여러 산업에서 탄화규소 세라믹의 이점, 고유한 특성, 그리고 응용 분야를 소개합니다. 또한, 전기 자동차(EV)에서 SiC 반도체의 역할에 대해서도 논의합니다. 마지막으로, 탄화규소 세라믹의 현재 시장 동향을 살펴보겠습니다.

실리콘 카바이드 세라믹의 특성

탄화규소 세라믹은 실리콘과 탄화물로 만든 고급 세라믹 소재입니다. 인공적으로는 카보런덤(Carborundum)을, 자연적으로는 모아사나이트(Moissanite)를 얻을 수 있습니다. 탄화규소 세라믹에 대해 이야기할 때 가장 먼저 떠오르는 것은 뛰어난 경도와 극한의 열, 산화(녹), 온도와 같은 혹독한 환경을 견뎌내는 능력입니다. 흥미롭게도, SiC 웨이퍼와 SiC 세라믹 히트 싱크와 같은 SiC 소재는 넓은 밴드갭을 가지고 있어 다른 소재에 비해 열과 전기를 매우 효과적으로 전달합니다.

당연하지, 자동차 산업 자동차, 전기 자동차, 자동차 엔진, 자동차 예비 부품 및 기타 여러 관련 장비 생산에 SiC 세라믹을 빠르게 도입하고 있습니다. 그 이유는 간단합니다. 탄화규소 세라믹 소재는 일반적인 고급 세라믹 소재보다 다양한 응용 분야에서 훨씬 더 뛰어난 성능과 효율적인 결과를 제공하는 경향이 있기 때문입니다.

오늘날 많은 산업에 유용하게 쓰이는 탄화규소의 일부 특성은 다음과 같습니다.

• 전기와 열을 매우 잘 전달합니다.

• 낮은 밀도

• 2,730°C의 높은 녹는점

• 다이아몬드에 이어 두 번째로 높은 압축 강도와 경도를 가지고 있습니다.

• 열팽창이 낮음.

• 또한 튼튼하고 긁힘에 강한 표면을 가지고 있습니다.

• 이 반도체는 넓은 밴드갭을 가지고 있어 고전력 전자 장치와 전기 자동차에 적합한 반도체입니다.

• 400 GPa 이상의 탄성계수.

• 부식 및 산과 같은 화학물질에 대한 높은 수준의 저항성을 가지고 있습니다.

• 1,300°C에 달하는 고온을 견딜 수 있는 능력.

다양한 산업에 대한 실리콘 카바이드 세라믹의 이점

탄화규소 세라믹은 자동차 산업, 화학 산업, 엔지니어링 회사, 야금 산업, 플라스틱 산업 등 다양한 산업에 많은 유용한 이점을 제공합니다.

이제 실리콘 카바이드 세라믹을 적용하면 얻을 수 있는 몇 가지 이점을 소개해 드리겠습니다.

• 자동차와 중공업 기계의 열을 빠르고 효율적으로 방출하는 방법을 제공합니다. 즉, 탄화규소 세라믹 소재를 사용하여 자동차를 제조하면 과열되지 않습니다.

• 자동차는 물론 중공업 기계, 엔진, 예비 부품까지도 SiC의 압축 경도와 튼튼한 특성을 활용하여 수명을 연장합니다.

• SiC 소재는 전기를 매우 잘 전달하기 때문에 전기 자동차에 매우 적합합니다.

• 자동차용 세라믹의 낮은 마찰 계수는 기계적 응력, 마모 및 파손을 방지합니다.

• 열팽창 계수가 낮으므로 자동차와 장비는 열 충격에 매우 잘 반응합니다.

• 이러한 SiC 소재는 높은 열 안정성과 전도성 덕분에 열 손상 없이 높거나 불안정한 온도의 불리한 조건이나 환경에서도 사용할 수 있습니다.

• 이러한 탄화규소 세라믹을 사용하면 세라믹 산업에서 튼튼한 매니큐어와 플라스틱 소재를 생산할 수 있습니다.

• 실리콘 카바이드 웨이퍼와 방열판을 사용하면 고전력 전자제품, 전기 자동차, 자동차를 생산할 때 비용과 시간을 절약할 수 있습니다.

• 실리콘 카바이드 웨이퍼와 칩은 자동차의 전력 변환율을 높일 수 있습니다.

• SiC 소재를 차량용 충전기와 DC/DC 컨버터에 사용하면 자동차와 전기 자동차의 에너지를 보다 효율적으로 관리할 수 있습니다.

• 여러분의 휴대전화, 전기 자동차, 최신 컴퓨터는 시스템을 제어하는 실리콘 카바이드 웨이퍼 칩 덕분에 더욱 빠르고 생산적으로 동작합니다.

• 자동차용 세라믹의 빠른 방열로 인해 브레이크 고장이 감소합니다.

• SiC 소재를 사용하면 열 손실이 적고 열 안정성이 높아 연료 소비량이 줄어듭니다.

• 실리콘 카바이드 웨이퍼는 제조업체가 크기를 줄이고 가벼운 기계나 장치 구성요소를 생산하는 데 도움이 됩니다.

자동차 산업에서의 세라믹 응용

최근 몇 년 동안 자동차 산업에서 탄화규소 세라믹의 적용이 크게 증가했습니다. 견고하고 신뢰할 수 있는 자동차를 생산하려는 엔지니어링 회사는 주로 이러한 소재의 강도와 경도에 의존합니다. 피스톤 탑, 자동차 배기 시스템, 자동차 도어, 엔진, 예비 부품, 반도체 칩, 실린더 및 킬른 라이닝, 흡기 매니폴드 등이 탄화규소 세라믹을 사용하는 장비의 예입니다. 다음과 같은 응용 분야가 있습니다.

엔진 및 엔진 코팅

엔진은 전체 시스템에 영향을 미치지 않고 열을 제대로 전달할 수 있을 때 최적으로 작동합니다. 이는 탄화규소와 같은 고급 세라믹 소재의 고유한 특성입니다. 이 소재는 구조를 유지하면서도 뛰어난 열전도도와 안정성을 유지합니다. 따라서 이 소재를 사용하여 대형 엔진과 자동차 배기 시스템을 코팅하거나 엔진 생산에 사용할 수 있습니다.

피스톤

피스톤과 같은 자동차 세라믹에 SiC를 코팅하면 열 반사가 개선됩니다. 그 원리는 연료의 연소 빈도를 높이고 탄소 축적을 줄이는 것입니다.

실린더 헤드

배기 포트와 실린더 헤드의 고강도 챔버는 열을 더 빠른 속도로 순환시키는 세라믹 코팅 덕분에 잘 타게 됩니다.

피스톤 스커트

탄화규소 세라믹 소재의 주요 특성은 내마모성과 내스크래치성입니다. 따라서 엔진 블록과 피스톤 스커트에 탄화규소 소재를 코팅하면 건조하고 매끄러운 표면을 얻을 수 있으며, 보호 기능도 강화됩니다.

흡기 매니폴드

자동차 산업에서 흡기 매니폴드 코팅에 실리콘 카바이드 세라믹 소재를 사용하면 공기와 연료의 혼합물이 더 차가워져 열 침투 수준이 낮아지는 경우가 많습니다.

전기 자동차(EV)에서 실리콘 카바이드 반도체의 역할

탄화규소 배터리와 탄화규소 웨이퍼(반도체) 덕분에 전기 자동차는 자동차 기술계의 새로운 바람 중 하나로 떠올랐습니다. 작고 가벼워 보이지만, 일반 자동차에 비해 뛰어난 효율과 뛰어난 스위칭 속도, 그리고 낮은 전력 손실을 자랑합니다. 탄화규소 반도체의 열 안정성, 빠르고 효과적인 방열, 안정적인 전기 및 열 전도도와 같은 고유한 특성 덕분에 제조업체들은 탄화규소 반도체를 더 작고, 덜 복잡하지만 저렴한 전기 자동차 설계의 핵심 요소로 여기고 있습니다. 전기 자동차는 충전 회로, 탄화규소 웨이퍼(칩), 배터리 또는 인버터를 활용하여 제대로 작동합니다.

보도에 따르면, 테슬라는 2017년에 실리콘 카바이드 구동계 인버터를 생산한 최초의 전기 자동차 제조업체가 되면서 모델 3의 새로운 영역을 개척했다고 합니다.

이러한 인버터 또는 SiC 배터리는 보유한 전기 에너지를 전기 자동차를 구동하는 동력으로 빠르게 변환하여 전기 자동차에 전력을 공급합니다. 따라서 충전이 필요한 실리콘 카바이드 배터리가 없다면 전기 자동차의 바퀴는 조금도 움직이지 않습니다. 또한 이러한 SiC 반도체는 전기 모터, 배터리 팩, 그리고 기타 부품 간의 전기 에너지 흐름을 제어하는 두뇌 역할을 하기 때문입니다.

일반 자동차는 약 500-600을 사용합니다. 반도체 칩, 이로 인해 더 많은 열이 발생합니다. 따라서 이 열을 더 빠르고 효과적으로 전달할 수 있는 칩에 대한 수요가 증가하고 있습니다. 실리콘 카바이드 반도체 칩은 발생하는 열을 효과적으로 관리하고 시스템에 영향을 주지 않고 빠르게 방출할 수 있기 때문에 이러한 문제에 대한 매우 유용한 솔루션입니다. 오늘날 새롭게 개량된 전기 자동차에는 약 2,000개의 실리콘 카바이드 반도체 칩이 장착되어 있습니다. 이를 통해 밀도, 전력, 에너지 변환율이 향상되었을 뿐만 아니라, EV의 열전도도와 안정성도 향상되었습니다.

실리콘 카바이드 세라믹의 현재 시장 동향

실리콘 카바이드 세라믹 시장 규모는 현재 1조 4천억 원(12억 7천만 달러)입니다. 상당히 인상적인 수치죠? 경제학자들은 수요 증가와 시장 경쟁이 눈에 띄게 증가하고 있어 연평균 성장률(CAGR)을 5조 2천억 원(52억 5천만 달러)으로 추산합니다. 또한, 2030년까지 최소 1조 4천억 원(20억 달러)으로 추산된다는 점은 최근 몇 년간 시장이 상당히 호조를 보이고 있음을 보여주는 또 다른 증거입니다. 후지전기(주)와 로옴(ROHM)과 같은 아시아 기업들이 이 SiC 시장의 주요 기업으로 부상했습니다.

여기에서 GGSCeramics, 저희는 최고의 실리콘 카바이드 세라믹 소재를 제공합니다. 저희가 보유한 이 특별한 제품들을 구매하시면 꿈꿔왔던 세라믹 세상을 만들어 보실 수 있습니다.

자주 묻는 질문

탄화규소는 물에 녹을 수 있나요?

아니요, 물에는 녹지 않지만 용융철과 수산화칼륨(KOH)에는 녹습니다.

실리콘 카바이드 배터리와 리튬 이온 배터리 중 어느 것이 더 낫습니까?

SiC 배터리는 일반적인 리튬 이온 배터리 유형보다 더 나은 경향이 있습니다. 그 이유는 SiC 배터리(실리콘 카바이드 배터리)가 더 빠르게 충전되고, 수명이 더 길며, 에너지 밀도가 더 높아 다른 배터리(리튬 이온 배터리)보다 더 강하기 때문입니다.

질화갈륨(GaN)과 탄화규소(SiC)의 차이점은 무엇입니까?

이 두 반도체 물질은 비슷한 특성을 가지고 있지만, 탄화규소는 3.4eV로 더 넓은 밴드갭을 가지고 있는 반면, 질화갈륨은 3.4eV의 밴드갭을 가지고 있습니다.

결론

탄화규소 세라믹은 현재 세계 경제와 전 세계 여러 산업에 큰 영향을 미치고 있습니다. 저비용 고효율 전기 자동차 및 자동차 생산에 사용되는 자동차 세라믹부터 고성능 탄화규소 웨이퍼, 탄화규소 반도체 및 배터리, 온보드 충전기, 그리고 개선된 피스톤 코팅 생산에 이르기까지 자동차 산업의 모습을 완전히 바꾸어 놓았습니다. 탄화규소 세라믹은 실로 판도를 바꾸는 기술입니다!