열차폐 코팅의 톱 코트(두께 250 µm, 열전도율 1.2 W/(m·K))를 1.0 MW/m²의 열유속이 두께 방향으로 균일하게 통과하고 있다. 정상 상태의 1차원 열전도로 볼 때, 톱 코트의 앞면과 뒷면의 온도차에 가장 가까운 것은 무엇인가?

정답: C. 약 208 K

푸리에 법칙 q = kΔT/L로부터 ΔT = qL/k = (1.0×10⁶ × 250×10⁻⁶)/1.2 ≈ 208 K입니다. 두께 0.25 mm 정도의 막으로 약 200 K나 금속의 온도를 낮출 수 있는 것이 열차폐 코팅의 효과입니다. Ni기 초내열합금의 크리프 강도는 온도에 민감하므로, 이 온도차는 수명이나 허용되는 가스 온도를 크게 좌우합니다. 약 300 K는 열전도율로 나누는 대신 곱한 값이고, 약 21 K는 두께를 25 µm로 한 자릿수 작게 환산한 값입니다. 열전도율이 낮을수록, 또 막이 두꺼울수록 온도차는 커지지만, 막을 두껍게 하면 열응력으로 박리되기 쉬워지므로 두께에는 한계가 있습니다.