포스텍 감형섭 교수 연구팀

‘강철의 연금술’ 2000% 늘어나는 합금 설계로 1ｍ 길이 금속을 20ｍ까지 끊어지지 않고 늘일 수 있는 방법이 나왔다.

포항공대(포스텍)는 철강대학원·신소재공학과 김형섭 교수, 이종수 교수, 프라빈 연구교수, 자가란 연구교수, 박사과정 아스가리 라드 씨, 석사과정 응우옌 씨 연구팀이 고압 비틀림으로 가공한 나노결정립 고엔트로피 합금 소재로 2000%까지 길이를 늘인 연구 결과를 내놓았다고 11일 밝혔다.

일부 소재는 높은 온도와 매우 느린 변형속도 등 특정 조건에서 찢어지거나 끊어질 때까지 300∼500% 정도 늘어날 수 있다.

이런 성질을 초소성이라고 부른다.

초소성 재료를 이용하면 기존 성형 공정으로 만들기 어려운 항공기, 우주발사체, 자동차 등에 필요한 복잡한 형상 부품을 한 번에 만들 수 있다.

그러나 초소성 현상은 대부분 느린 변형 속도에서 발생하기 때문에 긴 성형 시간으로 인해 가공비용이 높아진다.

연구팀은 열적 안정성이 뛰어난 고엔트로피 합금을 이용해 초소성을 달성함으로써 기존 소재 한계를 극복하고자 했다.

고엔트로피 합금에 고압 비틀림 가공을 통해 초소성 현상 중요 전제조건인 초미세립 나노결정립을 형성하고 고온에서 결정립 성장을 억제했다.

이를 통해 기존에 초당 0.01∼0.1% 변형하는 데 그친 초소성 공정 속도보다 빠른 초당 5% 고속 변형으로 2천%에 이르는 세계 최고 수준의 늘이는 비율을 달성했다.

이 결과는 기존 초소성 공정보다 성형 시간과 비용을 절감할 수 있다.

연구 성과는 최근 과학학술전문지 ‘네이처 커뮤니케이션즈’에 실렸다.

김형섭 교수는 “이 연구는 고엔트로피 합금뿐만 아니라 지금까지 보고된 금속 소재의 초소성 특성 중 최고 수준 결과”라며 “이 연구에서 제시한 다상의 미세구조는 앞으로 자동차, 항공기 등 다양한 산업에 적용할 수 있는 핵심적 요소가 될 것으로 기대한다”고 말했다.

저작권자 © 경북일보 무단전재 및 재배포 금지