영남대 연구팀, ‘마그네슘 합금 꿈의 소재’ 개발

고영건(39) 영남대 신소재공학부 교수 연구팀이 강도와 연성을 동시에 강화한 합금 신소재를 개발해 학계의 주목을 받고 있다.

최근 고 교수는 차세대 구조용 소재로 각광받고 있는 마그네슘 합금 신소재 개발 연구결과를 발표했다. 마그네슘 합금은 비중이 불과 1.74로 철강보다 75%, 알루미늄 합금 보다는 35%나 가벼운 대표적인 경량 금속이다. 하지만 육방밀집 결정구조(hexagonal close-packed structure, 고체를 구성하는 각 입자가 서로 다른 12개의 입자와 접촉하며 평면에서는 6개의 입자와 접촉하는 구조로, 빈 공간을 최소화하는 결정 구조)를 가지고 있어 연성이 약한 치명적인 단점이 있다.

고 교수 연구팀은 이번 연구를 통해 이러한 구조적인 문제를 해결해 고강도와 고연성을 동시에 확보하는데 성공했다.

고 교수는 “마그네슘 소재의 구조적 문제를 해결하고자 창의적으로 전단(shear, 물체의 어떤 단면에 평행으로 서로 반대 방향에 한 쌍의 힘을 작용시키면 그 면을 따라 미끄러져서 물체가 변형되는 현상) 변형을 교차시킴으로써 나노 결정립을 제어해 고강도를 달성했으며, 동시에 기저면(basal plane)의 우선방위를 효과적으로 분산시켜 고연성을 확보하는데 성공했다”고 연구결과를 설명하며 “보통의 경우, 강도가 증가하면 연성이 감소하기 마련인데, 이번 연구에서 개발한 마그네슘 합금은 기존 관념을 무너뜨린 강도와 연성이 동시에 향상되는 패러독스를 가진 꿈의 신소재다”라고 말했다.

연구팀의 이번 연구결과는 ‘교차 전단법에 의한 경량 마그네슘 합금의 고강도 및 고연성’이라는 제목으로 세계적 학술지인 <사이언티픽 리포트>(Scientific Reports, 영향력 지수(IF) 5.228) 최신호에 게재됐다. 사이언티픽 리포트는 세계적인 과학전문 주간지인 네이처(Nature)를 발간하는 네이처 출판 그룹(Nature Publishing 　　Group)에서 발간하는 금속, 물리학, 화학, 생물학 등 과학의 전 분야를 망라하는 종합학술지다.

고 교수는 “이번 연구에서 제안한 교차 전단 소성가공기술은 기존 소재가공 분야에 응용할 수 있고 상용화가 쉬워 산업적 파급력이 매우 클 것으로 전망된다”면서 “향후 초고강도, 고연성 소재개발을 위한 획기적인 기술로, 철강, 알루미늄, 티타늄 등 다른 소재에도 적용할 수 있어 응용 분야를 넓힌다면 신산업을 창출할 수 있을 것”이라고 말했다.

한편, 이번 연구는 교육부 기초연구지원사업의 지원을 받아 수행됐다.