재료연구원, 차세대 비정질합금 제조기술 개발

한국재료연구원 금속재료연구본부 나영상 박사팀이 개발한 다전극 진공 감압 주조 기술을 이용한 대면적 비정질합금판 제조 공정. 재료연구원 제공

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[파이낸셜뉴스] 국내 연구진이 단단하면서도 탄성이 뛰어난 합금 제조기술을 국산화하는데 성공했다. 이 기술로 만든 합금은 폴더블폰의 힌지 부품으로 사용할 수 있으며, 골프클럽 소재로도 사용할 수 있다고 연구진은 설명했다.

한국재료연구원(KIMS) 금속재료연구본부 나영상 박사팀이 저비용으로 무결함 비정질합금을 두껍게 만들 수 있는 기술을 개발했다고 9일 밝혔다. 연구진은 이 합금제조 기술과 관련해 2건의 국내 등록 특허와 1건의 미국 등록 특허를 보유하고 현재 국내외 기업을 대상으로 기술이전 등을 계획 중에 있다.

연구책임자인 나영상 책임연구원은 "이 기술이 상용화되면, 차세대 금속 소재로 각광받은 비정질합금이 실험실 수준의 연구에 머물렀던 한계를 극복하고 본격 상용화 단계로 접어드는 초석이 될 수 있을 것"이라고 기대했다.

비정질합금은 원자, 이온, 분자 등이 규칙적으로 배열돼 있지 않은 특수한 합금이다. 일반 합금에 비해 강도가 2배 높고, 탄성한계는 4배 이상 크다. 또한 탁월한 내구성과 내마모성, 내식성, 고광택 등 표면 특성도 우수해 오랫동안 신개념 금속으로 각광 받아왔다.

그럼에도 불구하고 만들 수 있는 크기는 작고 두께도 수십 마이크로미터(㎛, 1000분의 1㎜) 정도로 얇거나 분말형태로만 사용돼 왔다. 또 만들때 결함이 발생해 생산효율이 낮아 경제성이 떨어져 상용화하기 어려웠다.

연구진은 비정질합금이 급속 응고 과정에서도 주조 결함을 억제시키는 금형 및 공정 기술을 개발했다. 이에 더 나아가 층류 흐름을 유지하면서도 액상 접합을 통해 대면적 비정질합금판이 만들어질 수 있도록 하는 다전극 진공 감압 주조 기술과 장치를 개발하는데 성공했다.

연구진은 다전극 진공 감압 주조 기술 개발로 두께 1~2㎜ 내외, 폭 100~200㎜ 내외의 비정질합금판을 만들었다. 또 제조 과정에서 고온 고압의 가혹한 환경 노출을 최소화해 금형의 수명 저하를 원천적으로 차단하는 기술도 확보했다.

연구진은 이 기술로 적절한 금형 설계를 통해 폴더블폰 및 롤러블폰 등 최신 스마트기기와 의료기기, 스포츠용품 등 고부가가치 산업 분야에 확대 적용이 가능하다고 설명했다. 연구진에 따르면 이 기술이 폴더블폰의 힌지 부품에 적용될 경우 2020년 국내 시장규모는 연간 약 5800억원, 골프클럽 페이스 소재에 적용될 경우 세계 시장규모는 연간 약 7400억원에 달할 것으로 예상된다.



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monarch@fnnews.com 김만기 기자

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