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신소재공학부 박성혁 교수팀, ‘기존 20배 이상 빠른 압출 속도’ 마그네슘 신합금 개발
- 2023-03-16 11:11
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신소재공학부 박성혁 교수팀이 기존 대비 20배 이상 빠른 압출 속도에서 제조 가능한 초고속 압출용 마그네슘 신합금을 개발했다. 이는 세계 최고 압출 속도로 미래 경량 부품으로 주목받고 있는 마그네슘의 생산 효율을 극대화할 수 있을 것으로 기대된다.
마그네슘은 차량, 항공기, 철도 등 수송기기에 적용할 수 있는 구조용 금속재료 중 가장 가벼우면서도 낮은 밀도에 비해 높은 강도를 가지는 장점이 있다. 철강 대비 최대 78%, 알루미늄 대비 최대 35%의 무게 감소가 가능하다.
그러나 마그네슘은 알루미늄 대비 압출성이 크게 낮아 부품 제조의 대표적 공정 중 하나인 압출을 느린 속도로 진행해야 한다. 이로 인한 높은 생산 단가는 산업적 적용에 큰 걸림돌이었다.
박성혁 교수팀이 개발한 마그네슘은 고가의 희토류 원소를 사용하지 않아 가격이 저렴하고 상용 고강도 마그네슘의 압출 속도보다 최대 20배 이상 빠른 분당 70m 이상의 초고속 압출이 가능하다. 이는 세계 최고 압출 속도로 알루미늄보다 더 빠르게 부품을 제조할 수 있다. 특히 일반적으로 압출 속도가 높을수록 부품의 강도가 낮아지는데 박 교수팀이 개발한 마그네슘은 초고속 압출에도 높은 강도를 가져 기존의 압출 속도와 강도의 반비례 관계를 극복했다.
기업이 보유한 대형 양산 장비에서도 박 교수팀이 개발한 마그네슘의 초고속 압출을 성공하는 등 고강도 마그네슘 압출 부품의 대량 생산 가능성을 확인했다.
이 연구는 박성혁 교수와 진상철 박사과정생 주도로 진행됐으며, 관련 연구 결과는 JCR 상위 0.63%로 금속재료 분야 1위 학술지인 ‘저널 오브 마그네슘 앤 얼로이즈’(이하 JMA, Journal of Magnesium and Alloys) 2월 21일자를 포함해 지난 3년 간 총 10편이 JCR 상위 15% 이내 국제학술지들에 발표됐다. 이 중 5편은 JMA에 게재됐다. 이와 함께 관련 기술에 대한 국내 특허 2건이 등록됐고, 해외 특허 2건과 국내 특허 1건을 출원했다.
박성혁 교수는 “지난 8년 간의 집중적인 연구를 통해 기존 마그네슘의 한계를 극복한 새로운 마그네슘을 개발했다. 개발한 마그네슘 신합금은 기존의 상식을 뛰어넘는 생산성과 물성을 동시에 가지고 있으며 산업 현장에서의 실효성도 검증됐다. 관련 기업들과의 협력으로 다양한 부품으로의 상용화를 통해 경량 전기차 및 미래 모빌리티 세계 시장 선점이 기대된다.”라고 밝혔다.
마그네슘은 차량, 항공기, 철도 등 수송기기에 적용할 수 있는 구조용 금속재료 중 가장 가벼우면서도 낮은 밀도에 비해 높은 강도를 가지는 장점이 있다. 철강 대비 최대 78%, 알루미늄 대비 최대 35%의 무게 감소가 가능하다.
그러나 마그네슘은 알루미늄 대비 압출성이 크게 낮아 부품 제조의 대표적 공정 중 하나인 압출을 느린 속도로 진행해야 한다. 이로 인한 높은 생산 단가는 산업적 적용에 큰 걸림돌이었다.
박성혁 교수팀이 개발한 마그네슘은 고가의 희토류 원소를 사용하지 않아 가격이 저렴하고 상용 고강도 마그네슘의 압출 속도보다 최대 20배 이상 빠른 분당 70m 이상의 초고속 압출이 가능하다. 이는 세계 최고 압출 속도로 알루미늄보다 더 빠르게 부품을 제조할 수 있다. 특히 일반적으로 압출 속도가 높을수록 부품의 강도가 낮아지는데 박 교수팀이 개발한 마그네슘은 초고속 압출에도 높은 강도를 가져 기존의 압출 속도와 강도의 반비례 관계를 극복했다.
기업이 보유한 대형 양산 장비에서도 박 교수팀이 개발한 마그네슘의 초고속 압출을 성공하는 등 고강도 마그네슘 압출 부품의 대량 생산 가능성을 확인했다.
이 연구는 박성혁 교수와 진상철 박사과정생 주도로 진행됐으며, 관련 연구 결과는 JCR 상위 0.63%로 금속재료 분야 1위 학술지인 ‘저널 오브 마그네슘 앤 얼로이즈’(이하 JMA, Journal of Magnesium and Alloys) 2월 21일자를 포함해 지난 3년 간 총 10편이 JCR 상위 15% 이내 국제학술지들에 발표됐다. 이 중 5편은 JMA에 게재됐다. 이와 함께 관련 기술에 대한 국내 특허 2건이 등록됐고, 해외 특허 2건과 국내 특허 1건을 출원했다.
박성혁 교수는 “지난 8년 간의 집중적인 연구를 통해 기존 마그네슘의 한계를 극복한 새로운 마그네슘을 개발했다. 개발한 마그네슘 신합금은 기존의 상식을 뛰어넘는 생산성과 물성을 동시에 가지고 있으며 산업 현장에서의 실효성도 검증됐다. 관련 기업들과의 협력으로 다양한 부품으로의 상용화를 통해 경량 전기차 및 미래 모빌리티 세계 시장 선점이 기대된다.”라고 밝혔다.
