단국대 주수현 교수팀, 마그네슘 복합소재 강도·연성 동시 향상 기술 개발

금속용탕 탈성분 기술로 경량·고강도 소재 한계 극복…국제학술지 JCR 상위 5% 게재

▲주수현 신소재공학과 교수 ⓒ단국대학교

단국대학교 신소재공학과 주수현 교수 연구팀이 항공·자동차·전자기기 등 첨단산업의 핵심소재인 마그네슘 복합소재의 강도와 연성을 동시에 높이는 신기술을 개발했다.

기존 마그네슘 복합소재는 세라믹이나 탄소섬유를 보강재로 사용해 강도는 높지만 충격에 약하고 연성이 낮은 한계가 있었다.

이에 연구팀은 금속 내 일부 성분만 선택적으로 제거하는 ‘금속용 탕탈 성분(Liquid Metal Dealloying)’ 기술을 응용해 이 문제를 해결했다.

연구팀은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni) 합금을 액체 상태의 마그네슘(Mg) 용탕에 넣어 니켈을 추출함으로써, 철과 크롬이 그물 형태의 3차원 뼈대를 형성하도록 했다.

여기에 마그네슘이 스며들며 복합적인 3차원 구조가 만들어졌다.

이후 이트륨(Y)이나 알루미늄(Al)을 추가해 내부 구조를 더욱 견고하게 설계한 결과, 특히 알루미늄을 첨가한 소재는 강도가 약 36% 향상되고 연성은 기존 수준(15%)을 유지하는 우수한 기계적 특성을 보였다.

주수현 교수는 “금속용 탕탈 성분 기술은 나노 수준에서 금속 간 구조를 정밀하게 설계할 수 있는 새로운 접근법”이라며 “경량 고강도 구조재 개발의 새로운 가능성을 열었다”고 말했다.

이번 연구 성과는 국제학술지 Advanced Composites and Hybrid Materials(JCR 상위 5%, 영향력 지수 21.8)에 게재됐으며, 과학기술정보통신부·한국연구재단의 나노·소재기술개발사업 및 우수신진연구지원으로 수행됐다.