“강하지만 부드러운 금속” 포스텍, 금속의 '헤테로' 구조, 강도와 연성 동시에 높인 기술 개발 작성일 03-10 25 목록 <div id="layerTranslateNotice" style="display:none;"></div> <div class="article_view" data-translation-body="true" data-tiara-layer="article_body" data-tiara-action-name="본문이미지확대_클릭"> <section dmcf-sid="0811KBJ6E8"> <p contents-hash="6fa4f63313949c9263506c6b6140acbb6c394c8cc60d22dd67a451154ef66858" dmcf-pid="pLbbRxEos4" dmcf-ptype="general">금속은 강하게 만들면 깨지기 쉽고, 유연하게 만들면 약해진다. 오랫동안 풀리지 않았던 이 딜레마에 포스텍(POSTECH) 연구진이 새로운 해법을 제시했다.</p> <p contents-hash="6eceae0f2148bdc57abf61c518014185854b677e3f0e56f23dfeef7f4363566c" dmcf-pid="UoKKeMDgEf" dmcf-ptype="general">포스텍은 김형섭 친환경소재대학원·신소재공학과 교수 연구팀이 합금 내부에 '헤테로' 미세 구조를 만드는 전략으로 금속의 '강도'와 '연성'을 동시에 높이는 데 성공했다고 10일 밝혔다.</p> <p contents-hash="d5b23e9d25fd24cded55dc09d12e14ed4f5bf5982cb0e58844a6d9a4b21ff1f3" dmcf-pid="ug99dRwamV" dmcf-ptype="general">항공우주와 에너지, 국방 분야에서는 극한 환경에서도 견딜 수 있는 소재가 필수다. 이러한 요구 속에서 주목받고 있는 소재가 바로 '고엔트로피 합금'이다. 일반 합금이 철이나 알루미늄처럼 한 가지 금속을 중심으로 다른 원소를 소량 섞는 방식이라면, '고엔트로피 합금'은 여러 금속 원소를 거의 같은 비율로 섞어 만든다. 다양한 원소가 뒤섞이면서 독특한 결정 구조가 형성되고, 그 결과 강도, 내구성, 내식성에서 기존 합금을 뛰어넘는 성능을 보인다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="a579c1ad265490fedc9b730192a125e89b7da67407865449a499f32f8e3cf932" dmcf-pid="7a22JerNO2" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="김형섭 포스텍 친환경소재대학원·신소재공학과 교수(왼쪽)와 신소재공학과 통합과정 이재흥 씨" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/10/etimesi/20260310094804238rpkl.jpg" data-org-width="700" dmcf-mid="FLKKeMDgsP" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/10/etimesi/20260310094804238rpkl.jpg" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 김형섭 포스텍 친환경소재대학원·신소재공학과 교수(왼쪽)와 신소재공학과 통합과정 이재흥 씨 </figcaption> </figure> <p contents-hash="53c7376c14d39edceb97d4e7b318dc78839f0c77a6031049cd0f6ec346aec4c8" dmcf-pid="zNVVidmjm9" dmcf-ptype="general">연구자들은 고엔트로피 합금을 더 강하게 만들기 위해 '석출 강화'라는 방법을 활용해 왔다. 금속 내부에 작은 입자들을 고르게 분산시켜 외부 힘이 가해졌을 때 쉽게 변형되지 못하도록 만드는 방식이다. 미끄러운 바닥에 작은 돌멩이를 흩어 놓으면 쉽게 미끄러지지 않는 것과 비슷한 원리다. 하지만 금속 강도를 높일수록 잘 늘어나지 못하는 '강도-연성 딜레마'는 여전히 남아 있었다.</p> <p contents-hash="29476553ccd6a0e9a5de15e7afb43ff08920d7758c310e211d0ce8b3a0a20aa7" dmcf-pid="qjffnJsAwK" dmcf-ptype="general">이를 해결하기 위해 연구팀은 기존의 '균일 강화' 접근에서 벗어나 '구조적 대비'를 만드는 전략을 택했다. 금속 전체를 단단하게 만드는 대신, 경한 영역과 상대적으로 연한 영역을 공존시키는 '헤테로' 구조를 설계한 것이다.</p> <p contents-hash="99e4d0fc239e95647feb4001470f24a6624247001e78fe2d0633057814d2c9e6" dmcf-pid="BA44LiOcEb" dmcf-ptype="general">연구팀은 고엔트로피 합금 내부에서 형성되는 두 가지 석출 방식에 주목했다. 결정 내부에 고르게 형성되는 '연속 석출'과, 결정 경계 주변에서 비교적 거칠게 형성되는 '불연속 석출'이다. 연구팀은 열처리와 기계적 가공 조건을 정밀하게 조절해 이 두 구조의 비율을 다르게 설계한 합금을 만들고, 실험을 통해 기계적 특성을 비교했다.</p> <p contents-hash="3a52fe8a5101586e125adf158d583e2f52b69cdeb1e847729beb2662e4334475" dmcf-pid="bc88onIkwB" dmcf-ptype="general">그 결과, 불연속 석출이 더 많이 형성된 헤테로 합금에서 '항복 강도'(더 큰 힘을 견디는 능력)와 '변형 경화 능력'(변형될수록 더욱 단단해지는 성질)이 모두 높아졌다. 이는 단순히 경한 영역인 불연속 석출 영역이 많아졌기 때문만은 아니다. 단단한 영역과 상대적으로 연한 영역이 함께 존재하면, 힘을 받을 때 두 영역은 서로 다른 속도로 변형된다.<br></p> <figure class="figure_frm origin_fig" contents-hash="632a7e71f6ed6dfc9b43900aa32ec02d582f5edd87a2585f195e05ee34a0b981" dmcf-pid="Kk66gLCEsq" dmcf-ptype="figure"> <p class="link_figure"><img alt="석출 비율 제어를 통한 헤테로 구조 형성과 고엔트로피 합금 성능 향상 모식도" class="thumb_g_article" data-org-src="https://t1.daumcdn.net/news/202603/10/etimesi/20260310094805540ayni.png" data-org-width="700" dmcf-mid="3PiiwEGhs6" dmcf-mtype="image" height="auto" src="https://img1.daumcdn.net/thumb/R658x0.q70/?fname=https://t1.daumcdn.net/news/202603/10/etimesi/20260310094805540ayni.png" width="658"></p> <figcaption class="txt_caption default_figure"> 석출 비율 제어를 통한 헤테로 구조 형성과 고엔트로피 합금 성능 향상 모식도 </figcaption> </figure> <p contents-hash="0ac94e564aa546eb5ab60217a804d706c00b954961d7e662afa1036a4641daab" dmcf-pid="9EPPaohDOz" dmcf-ptype="general">이 과정에서 내부에 추가적인 저항이 형성되고, 금속은 변형될수록 스스로 더 단단해진다. 연구팀은 이러한 현상을 '헤테로 변형 강화효과'로 설명했다. 서로 다른 특성을 지닌 영역 간의 변형 차이가 추가적인 가공경화를 유도, 기존 합금보다 더 높은 강도와 우수한 변형 안정성을 동시에 구현했다는 것이다.</p> <p contents-hash="f706733f3acb41e0347c05a5160d23fcdcd772dbe83db03bd0d4709e4463d7d1" dmcf-pid="2DQQNglww7" dmcf-ptype="general">이번 연구가 주목받는 이유는 새로운 제조 설비나 복잡한 공정 없이 이 구조를 구현할 수 있다는 점이다. 산업 현장에서 널리 사용하고 있는 열처리·기계 가공 공정만으로 충분히 구현할 수 있어 실제 산업 적용 가능성이 높다. 김형섭 교수는 “차세대 고강도 구조용 합금이 필요한 분야에 폭넓게 적용될 수 있을 것으로 기대한다”고 했다.</p> <p contents-hash="a9241598f6b5a1b6df0120abb21254c215ce6453d4f0f1223f24d0b4c8648e9f" dmcf-pid="VjffnJsADu" dmcf-ptype="general">이번 연구는 한국연구재단 나노 및 소재기술개발사업 지원으로 수행됐다. 논문 제1저자인 이재흥 씨는 한국연구재단 2025년도 이공분야 학문후속세대 지원사업(박사과정생연구장려금지원사업)의 지원을 받았다. 연구 결과는 최근 재료과학 분야 학술지 중 하나인 <a href="http://doi.org/10.1080/21663831.2026.2615167" target="_blank"><strong>'머터리얼즈 리서치 레터스(Materials Research Letters)'</strong></a> 온라인판에 게재됐다.</p> <p contents-hash="4cad68b4bf0592d831db2d15fdbb663b80caae04a5c3a6b27d8174ad5e468beb" dmcf-pid="fA44LiOcEU" dmcf-ptype="general">포항=정재훈 기자 jhoon@etnews.com</p> </section> </div> <p class="" data-translation="true">Copyright © 전자신문. 무단전재 및 재배포 금지.</p> 관련자료 이전 방탄소년단, 국립박물관문화재단과 '아리랑' 팝업 개최 03-10 다음 [인터배터리 26 관전포인트] ③ 공급망 자원 무기화 넘는다…K배터리 탈중국 소재 자립 총력전 03-10 댓글 0 등록된 댓글이 없습니다. 로그인한 회원만 댓글 등록이 가능합니다.
