[연구실 탐방] 한국표준과학연구원 강도평가그룹

소재물성 데이터 확보ㆍ표준화 앞장


음식을 만들 때 먼저 신경 써야하는 것이 좋은 재료를 고르는 것이다.

훌륭한 요리사라도 신선한 재료가 아니고서는 깊은 맛을 내기가 어렵다.

설비나 구조물을 이루고 있는 소재도 마찬가지다.

소재의 여러 가지 고유특성을 알고 있어야 제품화했을 때 기능을 최적화할 수 있고 안전성 있는 설계가 가능하다.

소재물성이 국가 전략산업 부품ㆍ소재의 정밀제조와 신뢰도 있는 설계를 위한 핵심요소로 꼽히는 것도 이 때문이다.

중급기술로도 경쟁이 되는 모방설계 단계에서는 외국의 유사재료의 물성데이터를 가져다가 설계에 반영해도 큰 문제가 없다.

하지만 선진국과 경쟁해야 한다면 이야기는 달라진다. 같은 소재로 부품이나 설비를 설계하면 같은 성능이 나와야하는데 자세히 들여다보면 그렇지가 않다.

열처리를 어떻게 했느냐에 따라 불순물 처리정도에 따라 적지만 물성에 차이가 나온다.

선진국과의 경쟁에서 이런 물성차이는 결국 과잉설계나 부실설계로 이어질 수 있다.

한국표준과학연구원 강도평가그룹(그룹장 이완규)은 재료와 구조의 역학적 특성을 규명하고 시험하며 표준화해 산업계에 보급하는데 주력하고 있다.

소재의 역학적 특성의 측정과 평가는 범위가 넓다. 재료의 역학적ㆍ물리적ㆍ화학적 특성을 파악해야하기 때문이다.

이 그룹은 재료와 구조물의 역학적 특성과 측정 등을 하고 있고, 고온 구조물의 수명 예측 및 안전성 평가와 같이 산업 현장 적용을 위한 응용 연구도 수행하고 있다.

이 그룹은 최근 소재물성 표준화 기술개발사업을 시작했다. 우리의 기술수준이 자체설계 단계로 접어들면서 국산소재의 물성데이터가 필요해졌기 때문이다.

총 사업기간이 10년인 장기 프로젝트다.

지난 2001년 부품소재산업 종합실태조사에 따르면 정밀기계부품의 수입의존도가 40%에 달하고 부품 소재업체들의 품질경쟁력도 선진경쟁국에 비해 85% 수준이다.

핵심기술인 정밀ㆍ내구설계 기술은 70%에도 못 미친다.

정밀ㆍ내구설계 기술의 자립기반을 구축하려면 더 이상 외국의 소재물성 데이터를 가져다 쓰는 것으로는 한계가 있다.

국내 모 자동차업체는 외국의 유사재료 물성데이터를 사용해 설계를 하다가 차량 경량화를 추진하면서 국산소재의 물성데이터를 필요로 하고 있다.

이같은 산업계의 요구는 계속 커질 것으로 보인다.

이 그룹은 소재물성 데이터 생산이 많은 시간과 비용이 들어가는 쉽지 않은 일이지만, 긴 호흡으로 소재물성 데이터 확보사업을 진행하고 있다.

소재물성은 인장부터 경도ㆍ충격ㆍ정적파괴ㆍ크리프ㆍ피로특성 등 파악해야할 것들이 광범위하다.

물성 데이터는 재료의 사용목적과 조건에 적합한지를 평가하는데 쓸 수 있다. 물성을 정확히 알 수 있기 때문에 사용재료의 요구규격이 적정한지도 판단할 수 있으며 다른 소재로 대체 가능성도 미리 검토해볼 수 있다. 신소재를 개발할 때도 물성데이터가 도움이 된다. 부품ㆍ설비의 안전성 평가를 위한 필수 기초 데이터인 셈이다.

이 그룹의 목표는 선진 경쟁국 수준의 소재물성 인프라 구축이다. 국가표준 소급성을 갖는 데이터 생산 시스템과 표준화된 시험평가기반 기술을 활용해 국가 전략 산업 부품 소재의 역할 물성을 생산해 필요로 하는 산업계에 보급할 계획이다.

이 그룹은 국내 화력발전설비의 잔여평가 수명도 추진한 경험을 갖고 있다.

산업설비의 열화도 평가기술이 그것인데 화력과 수력발전소 43기 터빈에 대한 비파괴적인 수명평가를 실시했다.

최근 들어서는 나노소재의 물성평가에도 관심을 쏟고 있다. 아직 나노재료가 기술개발 초기이지만 전통적인 재료와 마찬가지로 나노재료도 물성평가가 중요해질 수밖에 없기 때문이다.

이완규 그룹장은 "국내의 소재물성 데이터를 체계적으로 확보하고 DB화해 이를 바탕으로 표준화 기술활동을 펼쳐 세계적으로도 인정받을 수 있는 소재물성 인프라를 갖추도록 하겠다"고 말했다.

대전〓조규환기자