항공기구조재, 장갑판재등의 소재로 사용될수 있는 강도가 높으면서도
용접이 잘되는 알루미늄합금이 국내연구진에 의해 개발됐다.
*** KAIST 국내및 미국특허 출원 ***
한국과학기술원(KAIST) 재료공학과 남수우교수, 박동석.이동헌
연구원팀은 과기처 특정연구과제로 지난 2년동안의 연구 끝에 강도가
높으면서도 용접이 잘되는 첨단 신소재인 알루미늄합금을 개발, 국내와
미국에 특허를 출원했다.
*** "고강도"와 "용접성" 문제 완전 해결 ***
지금까지 알루미늄합금은 강도가 높으면 용접성이 떨어지고 용접이
잘되면 강도가 떨어지기 때문에 용도에 따라 군수용 소재인 용접용과
항공산업용 소재인 비용접 용으로 구분해왔다.
일반적으로 용접용 알루미늄합금은 비용접용에 비해 약 20%정도 강도가
낮은데 비해 비용접용 알루미늄합금은 구리를 첨가함으로써
스테인레스스틸이나 주철과 맞먹는 강도를 갖지만 용접이 불가능한
단점이 있다.
그러나 남교수팀이 개발한 알루미늄합금은 서로 상충되는 요소였던
''고강도''와 알루미늄합금간의 구분을 필요 없게 만들었다.
남교수팀은 알루미늄-아연-마그네슘을 혼합해 만드는 기존 고강도계열
알루미늄 합금에다 새로이 극미량의 지르코늄과 망간을 첨가한 다음 특수한
열처리와 가공처 리를 거쳐 신소재를 만들어냈다.
새로운 알루미늄합금의 기계적 성질을 분석한 결과 비용접성
알루미늄과 같은 고강도를 유지하면서 용접성 알루미늄만큼 용접이 잘 되는
것으로 나타났으며 강도 가 높아짐에도 불구하고 연성(파괴되지는 않고
늘어나기만 하는 성질)이 저하되지 않았다.
이 합금은 다른 고강도 알루미늄합금과 동일한 10%의 연신율을
나타냈으며 비용 접용 고강도 알루미늄합금보다 항복강도(재료가 원래
상태로 되돌아올 수 있는 최대 탄성치)는 4% 정도 높고 인장강도(재료가
끊어지지 않고 버틸 수 있는 힘)는 동등한 것으로 측정됐으며 용접성을
시험한 결과에서도 양호하게 나타났다.
남교수는 "이같은 우수한 성능은 지르코늄과 망간이 합금 내부의
입자를 고르게 분산시켜 변형을 일으키는 힘에 대한 저항성을 크게
증가시키고 변형시 힘이 고르게 퍼지게 하기 때문에 강도는 높아지고
연신율은 저하되지 않는 것이다"고 설명했다.
*** 방위산업용으로 비공개분야...독자적 연구 개가 ***
특히 남교수팀의 이번 성과는 고강도 알루미늄이 방위산업에 널리
쓰이는 소재 여서 기술이전도 안되고 연구내용도 비밀에 속하는 비공개된
분야이기 때문에 순수 이론적 연구를 통해 합금을 직접 설계해 거둔
독창적인 것이다.
또한 이 용접용 고강도 알루미늄은 실험실에서 소규모로 만들어진게
아니라 실 제 생산공정에서 사용할 수 있을 정도로 큰 규모인 16 짜리
시제품으로 제조됐기 때문에 바로 생산현장에서 적용될 수 있을 것으로
기대되고 있다.
이 알루미늄합금이 실용화될 경우 고속전철의 구조재 및 차체,
항공기용 및 미 사일의 구조재, 극저온용 가스용기, 자동차 경량구조재로
다양하게 사용될 수 있으 며 방탄시험결과에 따라 방탄용으로도 이용될 수
있을 것으로 보인다.
남교수는 "신제품 생산가가 당 2천8백원이면 가능하기 때문에 현재
고강도 알 루미늄의 수입가인 5달러에 비해 70%정도의 가격으로 생산이
가능하며 제품성능은 2 5%정도 개선된다"고 지적하고 "이 발명품이 대량
생산될 경우 우리나라가 고강도 특 수 알루미늄합금을 생산하는데 주도권을
갖게 될 것이다"고 전망했다.