영하 196도→600도까지 성능 일정 유지
[세종=뉴스핌] 김보영 기자 = POSTECH(포항공과대학교) 신소재공학과·철강대학원·기계공학과 김형섭 교수 연구팀은 최근 고온과 저온에서도 뛰어난 성능을 유지하는 금속 소재를 개발했다고 11일 밝혔다.
이번 연구 결과는 '머티리얼즈 리서치 레터스(Materials Research Letters)'에 게재됐다.
일상에서 대부분의 금속은 온도에 민감하게 반응하며, 겨울에는 차갑고 여름에는 뜨거운 느낌을 준다. 이 때문에 기존 금속 소재는 특정 온도 범위에서 최적 성능을 발휘하도록 설계돼 넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 제공하는 소재가 부족한 실정이다.
이를 해결하기 위해 연구팀은 '하이퍼어댑터(Hyperadaptㅐㅣ..or)' 개념을 제안하며, 니켈(Ni) 기반의 '고엔트로피 합금(High entropy alloy, 이하 HEA)'을 개발했다.
이 새로운 합금은 영하 196도(77K)에서 600도(873K)까지 넓은 온도 범위에서도 강도와 유연성을 일정하게 유지하는 특징이 있다.
연구팀이 주목한 것은 나노 크기의 L1₂ 석출상으로, 이 물질이 합금 내부에 균일하게 배치되어 금속이 찌그러지는 것을 방지하며, 금속 변형 시 내부 구조가 온도와 관계없이 안정성을 유지하도록 돕는다.
김형섭 교수는 "개발된 HEA는 기존 합금의 한계를 넘어서 넓은 온도 범위에서 안정적인 성능을 제공하는 혁신적인 소재가 될 것"이라며 "하이퍼어댑터 개념은 극한 환경에서도 일관된 기계적 특성을 유지할 수 있는 획기적인 기술이 될 것"이라고 기대했다.
한편 이번 연구는 과학기술정보통신부의 나노·소재기술개발사업과 현대자동차그룹의 지원을 받았다.
kboyu@newspim.com
