단국대 연구팀, 마그네슘 복합소재 ‘강도·연성 동시 향상’ 기술 개발

금속용탕 탈성분 기술 응용
항공 등 첨단산업 부품 경량화 기여

단국대학교는 신소재공학과 주수현 교수 연구팀이 항공·자동차·전자기기 등 첨단산업 부품 경량화에 사용하는 마그네슘 복합소재 강도와 연성을 동시에 향상하는 기술을 개발했다고 6일 밝혔다.

기존 마그네슘 복합소재는 세라믹이나 탄소섬유를 보강재로 사용해 강도는 높지만, 충격에 취약하고 연성이 낮다는 한계가 있다.


연구팀은 금속 내 일부 성분만 제거하는 ‘금속용탕 탈성분(Liquid Metal Dealloying)’ 기술을 응용해 마그네슘 복합 소재 한계를 극복하고 강도와 연성을 동시에 향상시켰다.

철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni)으로 구성된 합금을 액체 상태 마그네슘(Mg) 용탕에 넣어 니켈을 추출하는 방법이 사용됐다.

이 과정에서 철과 크롬이 그물처럼 연결된 뼈대를 만들었고, 그 사이를 마그네슘이 채우면서 3차원 구조를 형성했다.



연구팀은 이 3차원 구조에 이트륨(Y)이나 알루미늄(Al)을 첨가해 금속 내부를 더 복잡하고 단단한 3차원 구조로 만드는 데 성공했다.

Al을 첨가한 복합소재는 강도를 약 36% 향상했고, 연성은 기존과 비슷한 15% 수준을 유지하는 우수한 기계적 특성을 보였다.

주수현 교수는 “금속용탕 탈성분 기술은 미세 나노 수준에서 금속 간 구조를 정밀하게 설계할 수 있는 새로운 접근법”이라며 “이번 연구로 경량 고강도 구조재 분야의 새 가능성을 입증했다”고 설명했다.

연구 결과는 국제학술지 어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼스(Advanced Composites and Hybrid Materials, JCR 상위 5% 및 Impact Factor 21.8)에 실렸다.

연구는 과학기술정보통신부의 지원을 받은 한국연구재단(NRF) 나노·소재기술개발사업과 이공분야 기초연구사업 우수신진연구의 지원으로 수행됐다.

천안 이종익 기자