구리·알루미늄 합급 강도 획기적 높인다

- 재료硏, 구리 및 알루미늄 합금 강도와 상반특성 동시 향상 기술 개발

계산 결과를 알루미늄 합금에 적용했을 때, 강화상 크기가 매우 감소한 것으로 나타났다.[재료연구소 제공]

계산 결과를 알루미늄 합금에 적용했을 때, 강화상 크기가 매우 감소한 것으로 나타났다.[재료연구소 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] 재료연구소는 재료공정혁신연구본부 한승전‧최은애 박사 연구팀이 구리와 알루미늄 합금의 강도와 전도도를 획기적으로 향상시킬 수 있는 기술을 개발했다고 7일 밝혔다.

일반적인 금속개발 과정은 반복적인 실험과 분석으로 많은 비용과 시간, 그리고 노력이 소요된다. 하지만 특성 향상을 위한 핵심포인트를 전산설계를 이용해 수행하게 되면 실험을 획기적으로 줄이고 빠른 시간 내에 좋은 결과를 얻어낼 수 있다.

연구팀은 가공공정기술과 전산설계를 융합해 기존과 다른 미세구조를 발현시키고 이를 구리 및 알루미늄 합금에 적용했다. 그 결과 새롭게 구현된 미세구조에서 강도와 연성 또는 강도와 전도도가 획기적으로 동시에 향상되는 것을 확인했다.

모든 금속은 안정한 상태를 이루려고 하는 성질을 가진다. 이는 각 구조별 안정화에너지와 이를 방해하는 계면에너지로 나뉜다. 이번 연구의 핵심은 이러한 계면에너지를 제어함으로써 미세구조의 형상을 변화시키는데 있다.

금속의 강도를 증가시킬 경우, 강도와 상반특성인 연성, 인성, 전도도 등은 필연적으로 감소된다. 이 기술을 적용할 경우, 합금성분의 변화만으로도 강도와 그 제반 특성을 획기적으로 향상시킬 수 있다.

특히 새로운 구조를 보다 쉽게 만들고 일반적인 공정만으로도 구현이 가능하도록 적용이 용이한 원소로만 합금을 설계한 것이 특징이다.

한승전 박사는 “금속의 고강도화는 오랫동안 연구돼 영향력이 낮다는 생각이 학계에 지배적이었다”며 “이번 연구는 그 동안 우리가 간과한 영역에 대해 꾸준하게 의문을 품고 해결하고자 노력한 결과이며, 이를 계기로 앞으로 구조금속 등 고전 연구 분야도 새로운 관점과 방법으로 다시 돌아볼 필요가 있다”고 말했다.

이번 연구 결과는 소재분야 국제학술지 ‘프로그레스 인 머테리얼즈 사이언스’ 8월호에 온라인 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com

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