한국연구재단은 이영국 연세대 교수 연구팀이 뛰어난 경제성을 가진 새로운 초소성 철강 소재를 개발했다고 19일 밝혔다.
초소성은 유리가 고온에서 길게 늘어나듯 금속합금이 길게 늘어나는 현상이다.
최근 자동차나 항공기 등 다양한 산업 분야에서 사용하는 부품은 점차 복잡한 형상을 띈다.
만들기 어렵다는 뜻의 이런 '난가공성' 부품은 작게 분할해 성형하고서 접합하는 게 대체적인 접근법이다.
업계에선 이 때문에 복합한 부품을 한 번에 만들 수 있는 초소성 철강 소재·성형에 주목하고 있다.
지금까지 다양한 초소성 소재가 개발됐으나, 상용화까지는 쉽지 않았다.
아연·알루미늄계 합금은 성형 후 강도가 낮다는 점, 니켈 ·티타늄계 합금과 스테인리스강은 원료가 비싸다는 점, 고탄소강은 제조 공정이 복잡하다는 점이 한계로 지적된다.
이 교수 연구팀은 중 망간강(Medium Manganese Steel)에서 해법을 찾았다.
망간강은 망간을 첨가한 합금 강철이다.
망간 비율에 따라 저 망간강(1∼3％), 중 망간강(3∼10％), 고 망간강(10％ 이상)으로 구분한다.
연구팀의 손에서 탄생한 초소성 철강 소재는 연신율(재료가 늘어나는 비율)이 최대 1천314％에 달했다.
연구팀 관계자는 "망간 6.6％와 알루미늄 2.3％를 첨가한 중 망간강을 사용했다"며 "압연 공정 이후 열처리를 했을 때 망간과 알루미늄 분배 차를 통해 미세한 결정립을 얻을 수 있다"고 설명했다.
초소성 중 망간 철강 소재를 650∼900도 구간에서 인장(늘리기) 실험한 결과 850도에서 1천314％의 연신율을 얻었다고 연구팀은 부연했다.
이보다 낮은 650도에서도 300％ 이상의 연신율을 보였다.
연구팀이 내놓은 초소성 중 망간 철강 소재는 적은 양의 망간과 알루미늄만 사용하는 데다 기존 철강 제조 공정으로도 만들 수 있어 경제적이라고 재단은 강조했다.
이영국 교수는 "다양한 산업에서 원가 절감 효과가 뛰어난 새로운 초소성 철강 소재를 활용할 수 있을 것"이라며 "높은 강도를 요구하면서도 형상이 복잡하고 성형이 어려운 부품을 더 쉽게 제작할 수 있을 것이라 본다"고 말했다.
연구는 교육부·한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 9월 29일 자에 실렸다.
[저작권자 ⓒ연합뉴스 무단 전재-재배포 금지]
초소성은 유리가 고온에서 길게 늘어나듯 금속합금이 길게 늘어나는 현상이다.
최근 자동차나 항공기 등 다양한 산업 분야에서 사용하는 부품은 점차 복잡한 형상을 띈다.
만들기 어렵다는 뜻의 이런 '난가공성' 부품은 작게 분할해 성형하고서 접합하는 게 대체적인 접근법이다.
업계에선 이 때문에 복합한 부품을 한 번에 만들 수 있는 초소성 철강 소재·성형에 주목하고 있다.
지금까지 다양한 초소성 소재가 개발됐으나, 상용화까지는 쉽지 않았다.
아연·알루미늄계 합금은 성형 후 강도가 낮다는 점, 니켈 ·티타늄계 합금과 스테인리스강은 원료가 비싸다는 점, 고탄소강은 제조 공정이 복잡하다는 점이 한계로 지적된다.
이 교수 연구팀은 중 망간강(Medium Manganese Steel)에서 해법을 찾았다.
망간강은 망간을 첨가한 합금 강철이다.
망간 비율에 따라 저 망간강(1∼3％), 중 망간강(3∼10％), 고 망간강(10％ 이상)으로 구분한다.
연구팀의 손에서 탄생한 초소성 철강 소재는 연신율(재료가 늘어나는 비율)이 최대 1천314％에 달했다.
연구팀 관계자는 "망간 6.6％와 알루미늄 2.3％를 첨가한 중 망간강을 사용했다"며 "압연 공정 이후 열처리를 했을 때 망간과 알루미늄 분배 차를 통해 미세한 결정립을 얻을 수 있다"고 설명했다.
초소성 중 망간 철강 소재를 650∼900도 구간에서 인장(늘리기) 실험한 결과 850도에서 1천314％의 연신율을 얻었다고 연구팀은 부연했다.
이보다 낮은 650도에서도 300％ 이상의 연신율을 보였다.
연구팀이 내놓은 초소성 중 망간 철강 소재는 적은 양의 망간과 알루미늄만 사용하는 데다 기존 철강 제조 공정으로도 만들 수 있어 경제적이라고 재단은 강조했다.
이영국 교수는 "다양한 산업에서 원가 절감 효과가 뛰어난 새로운 초소성 철강 소재를 활용할 수 있을 것"이라며 "높은 강도를 요구하면서도 형상이 복잡하고 성형이 어려운 부품을 더 쉽게 제작할 수 있을 것이라 본다"고 말했다.
연구는 교육부·한국연구재단 이공학 개인기초연구지원사업 지원으로 수행했다.
성과를 담은 논문은 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션즈'(Nature Communications) 9월 29일 자에 실렸다.
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