국내 연구진이 스테인리스 보다 단단하지만 다루기는 더 쉬운 합금을 개발했다.

한국연구재단은 포항공대(포스텍) 김형섭 교수 연구팀이 높은 강도와 유연성을 갖는 고엔트로피 합금을 개발했다고 1일 밝혔다.

고엔트로피 합금은 주된 금속에 보조의 원소를 더하는 일반적인 합금 방식과 달리 여러 원소를 동등한 비율로 혼합해 만든 합금을 말한다. 기계적·물리적 특성이 우수해 극저온 재료와 내열 재료, 원자력 소재 등으로 주목받고 있다.

최근 고엔트로피 합금의 강도와 연성을 높이기 위해 값비싼 코발트, 크롬 등을 이용, '균일한 단상'(구조·조직이 동일한 형태)을 구현하려는 연구가 활발히 진행되고 있지만, 비용이 많이 든다는 한계가 있다.

연구팀은 합금 구조를 균일하게 하지 않아도 더 단단하면서도 유연한 특성을 갖는 '헤테로 구조'의 고엔트로피 합금을 개발했다.

헤테로구조는 조직이나 결정 크기나 형상이 동일하지 않고, 위치별로 다른 구조를 말한다.

연구팀은 물과 기름처럼 서로 섞이지 않는 철과 구리를 이용해 각각 분리된 두 영역을 만든 뒤 둘 다와 섞일 수 있는 원소들을 첨가해 비균질성을 극대화했다.

이처럼 강한 구리와 연한 철로 이뤄진 고엔트로피 합금은 기존 스테인리스강보다 인장 강도는 1.5배 더 단단하며, 소재를 자르는 데 드는 시간은 20분의 1로 줄일 수 있다.

또 알루미늄이나 망간 등 저렴한 원소를 첨가해 기존 고엔트로피 합금보다 가격경쟁력이 높다.

김형섭 교수는 "국내 대기업과 가전제품과 스마트폰의 금속 부품에 적용하는 방안을 검토하고 있다"며 "자동차, 수송용 여객기, 선박 등 부품에 적용해 경량화에 기여할 수 있을 것"이라고 말했다.