주수현 교수 연구팀, ‘금속용탕 탈성분’ 기술 응용해 경량 고강도 신소재 구현
  • ▲ 마그네슘 복합소재의 강도와 연성을 동시에 향상시키는 기술을 개발한 주수현 단국대 교수.ⓒ단국대
    ▲ 마그네슘 복합소재의 강도와 연성을 동시에 향상시키는 기술을 개발한 주수현 단국대 교수.ⓒ단국대
    단국대학교 신소재공학과 주수현 교수 연구팀이 항공, 자동차, 전자기기 등 첨단 산업 분야에서 핵심적인 경량화 소재인 마그네슘 복합소재의 강도와 연성을 동시에 향상시키는 기술을 개발했다.

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

    이에 주수현 교수팀은 금속 내 일부 성분만 선택적으로 제거하는 ‘금속용탕 탈성분(Liquid Metal Dealloying)’ 기술을 응용해 이러한 한계를 극복했다.

    연구팀은 철(Fe), 크롬(Cr), 니켈(Ni)로 구성된 합금을 액체 상태의 마그네슘(Mg) 용탕에 넣고 니켈을 추출하는 방식으로 실험을 진행했다. 

    이 과정에서 철과 크롬이 그물형 뼈대(3차원 구조)를 형성하고, 그 사이를 마그네슘이 채우면서 복합적인 금속 구조가 만들어졌다.

    이어 연구팀은 해당 구조에 이트륨(Y) 또는 알루미늄(Al)을 첨가해 금속 내부를 더욱 복잡하고 견고한 3차원 구조로 개선했다. 

    특히 알루미늄을 첨가한 복합소재는 기존 대비 강도가 약 36% 향상되고, 연성은 기존 수준(15%)을 유지해 우수한 기계적 성능을 입증했다.

    주수현 교수는 “금속용탕 탈성분 기술은 나노 수준에서 금속 간 구조를 정밀하게 설계할 수 있는 새로운 접근법”이라며, “이번 연구를 통해 경량 고강도 구조재 분야의 새로운 가능성을 제시했다”고 밝혔다.

    이번 연구 결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 컴포지트 앤 하이브리드 머티리얼스(Advanced Composites and Hybrid Materials)’에 게재됐으며, 해당 저널은 JCR 상위 5%, 임팩트 팩터(Impact Factor) 21.8의 권위 있는 학술지다.

    논문명은 ‘Multi-heterostructures synthesized via subsequent alloying of Y or Al into Mg melt using a 3D interconnected FeCr–Mg composite formed through liquid metal dealloying’이다.

    이번 연구는 과학기술정보통신부 지원으로 수행된 한국연구재단(NRF) 나노·소재기술개발사업 및 이공분야 기초연구사업(우수신진연구)의 지원을 받아 진행됐다.