표준과학연구원 광도센터 이근우 박사팀 연구 성과

국내 연구진이 미래 신소재로 주목받는 비정질 금속의 생성 원리를 규명했다.

비정질 금속은 일반 고체 금속을 녹인 뒤 급속 냉각해 만든 액체구조의 금속 유리다. 가벼우면서도 철이나 티타늄보다 강도가 세고 다양한 주조가 가능해 스포츠용품이나 우주구조물 부품 등에 많이 쓰인다.

미래창조과학부는 한국표준과학연구원 광도센터의 이근우 박사팀이 비정질 금속 생성에 결정-액체 계면 에너지’(액체가 고체가 되는 것을 방해하는 에너지)가 결정적인 역할을 한다는 사실을 밝혀냈다고 8일 밝혔다.

비정질 금속 소재를 원하는 용도로 쉽게 만들려면 생성 메커니즘을 정확히 알아야 한다. 하지만 금속을 녹이는 과정에서 금속을 담은 용기가 같이 녹거나 금속과 용기가 접촉해 있는 상태에서 금속 자체에 대한 물성변화만 측정하기가 어려워 난제로 꼽혔다. 이근우 박사팀은 금속과 용기의 접촉을 원천 차단할 수 있는 정전기 공중 부양장치로 금속만 공중에 띄움으로써 이런 어려움을 극복했다.

장치 안에 금속 시료를 놓고 그 무게만큼의 전기장을 걸면 금속이 공중에 뜨는데 이때 레이저를 쏘면 공중에서 금속을 고온의 액체로 만들 수 있다. 연구팀은 어는 점 이하의 과냉각 액체 상태에서 고체 결정으로 변하는 시간을 측정한 결과, 계면 에너지가 클수록 고체 결정으로 변하는 시간이 길어져 비정질 금속이 효과적으로 생성됨을 확인했다.

이번 연구에 활용된 정전기 공중 부양장치는 초고온 소재의 물성을 파악하는 유일한 도구로 이근우 박사팀이 처음으로 국산화에 성공한 것이다.

이근우 박사는 세계 최초로 과냉각 상태에서 비정질 금속의 생성 원리를 규명, 비정질 금속 제작이 가능할 것으로 기대한다고 말했다.

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