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초합금 발명,항공.발전.국방 등 전략 연구 분야에 유용하게 활용될 전망
유성남 | 승인 2015.12.26 21:43

   
▲ 전투기
초합금이 화제다.

[유성남 기자=푸른한국닷컴]26일 언론보도들에 따르면,지난 24일(현지시간) 과학 학술지 ‘네이처’는 미국 로스앤젤레스 캘리포니아대(UCLA) 기계항공우주공학부 소속 샤오춘 리 교수가 이끄는 연구팀이 발명한 마그네슘과 세라믹 실리콘 카바이드 나노입자를 결합한 초합금 관련 논문을 게재했다,

초합금은 마그네슘과 세라믹 실리콘 카바이드 나노입자를 결합한 것으로 내열강(철을 주성분으로 하는 내열합금)의 사용 한도 이상인 650~820℃에서 내산화성, 고온강도를 유지하는 합금을 총칭하는 말이다.

초합금은 매우 가볍고 강성(stiffness)이 뛰어나 증기터빈, 가스터빈의 블레이드나 고온용 볼트 등이 적용되는 우주선·항공기·자동차 등에 활용될 전망이다.

또한 항공, 발전, 국방 등 전략 연구 분야에 유용하게 활용될 것으로 보인다.

이번 개발한 기술은 금속의 구조를 흐트러뜨리지 않고 이 속에 나노입자를 높은 농도로 균일하게 스며들도록 하는 방식이다.

이를 이용해 무게 대비 강성비율이 매우 높은 합금을 만들 수 있었다고 연구진은 설명했다.

리 교수는 UCLA를 통해 배포한 보도자료에서 “나노입자를 이용해 금속의 소성(塑性)을 훼손하지 않고도 금속, 특히 마그네슘과 같이 가벼운 금속의 강도를 높일 수 있으리라는 제안이 나온 적이 있다”면서도 “용융(鎔融) 상태의 금속 세라믹 나노입자를 퍼뜨려 넣는 일은 지금까지 어떤 그룹도 하지 못했다”고 설명했다.

한편 마그네슘 나노입자 합금은 실험 결과 강도(strength), 강성, 소성, 고온에서의 내구성이 향상됐음을 확인했다고 연구진은 강조했다.

연구진은 마그네슘은 비교적 흔한 금속이고 이번 연구에서 쓰인 생산 기술은 손쉽게 규모를 키울 수 있으므로, 이런 방식으로 만든 합금을 실제 산업에 응용하는 것은 비교적 빨리 실현될 수 있을것 이라고 전망했다.

한편 우리는 지난 2013년 재료연구소가 고온에 잘 견디고 변형이 되지 않는 항공기 제트 엔진용 차세대 '단결정 초내열합금'을 개발하는 데 성공했다.

'단결정 초내열합금'은 950~1천 도의 높은 온도에서 기존 합금보다 수명은 2.5배, 변형 저항성은 3.5배 각각 늘었다..

단결정은 1천500도의 고온에 녹아있는 금속을 한쪽으로 응고시켜 원자 배열을 일정하게 해 높은 온도에 취약한 불규칙한 형상의 결정 입자를 없앤 것이다.

초내열합금을 단결정으로 주조하면 고온에서 수명이 극대화돼 항공기 제트 엔진이나 발전용 가스터빈의 블레이드 소재로 사용할 수 있다.
 


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