신개념 합금으로 만든 스마트폰 나오나

포항공대 김형섭 교수 연구팀
고엔트로피 합금 후속 연구 진행

김형섭 교수 연구진이 개발한 헤테로구조 고엔트로피 합금을 절삭 가공해 제조한 금속 부품. 김형섭 교수 제공

[파이낸셜뉴스] 국내 업체가 향후 새로운 스마트폰에 신개념 메탈을 적용할 것으로 예측된다. 이 신개념 메탈은 기존의 다른 합금보다도 강도가 높을 뿐만아니라 고연성으로 늘어나는 성질도 탁월하다.

포항공대가 기업과 함께 연구해 개발한 합금은 고엔트로피 합금이다. 연구진은 이 합금이 스테인리스강보다 1.5배 단단하면서도 가공시간은 20배 이상 단축할 수 있어 가공비용을 절감할 수 있다고 설명했다. 또한 기존 고엔트로피 합금보다 3~10배 높은 가격경쟁력을 확보할 수 있다고 강조했다.

한국연구재단은 포항공과대학교 김형섭 교수 연구팀이 고강도·고연성·고가공성의 고엔트로피 합금을 개발했다고 1일 밝혔다.

연구진은 가전제품과 스마트폰 부품으로 적용하기 위해 후속 연구를 진행하고 있다. 김형섭 교수는 "기업에서 스마트폰 케이스로 가능성을 보자고 해서 합금을 설계해 금속 부품을 만들었다"고 말했다.

김 교수는 이 업체 이외에도 여러회사들과 접촉해 소재와 부품 상용화를 진행중이라고 밝혔다.

연구진은 고엔트로피 합금은 균일해야 한다는 고정관념을 역이용했다. 합금 내부 구조가 균일하지 않은 헤테로구조의 고엔트로피 합금이 더 단단하고 더 연할 수 있음을 알아냈다.

연구진은 물과 기름처럼 서로 섞이지 않는 철과 구리를 기반으로 각각 분리된 두 영역을 형성시킨 후, 둘 다와 섞일 수 있는 알루미늄과 망간 원소를 첨가해 만들었다. 이렇게 설계된 합금은 강한 구리와 연한 철로 구성되는데, 연한 철은 소재의 연성, 강한 구리는 소재의 강도를 향상시켰다. 그 결과 기존 스테인리스 강 보다 1.5배 더 단단한 것으로 나타났다.

또한 철과 구리, 이원화된 구조로 인해 소재를 절삭하는 데 소요되는 시간 역시 기존 스테인리스강보다 20배 줄었다. 절삭시간 단축은 소재의 가공비용 절감으로 이어진다.

이와함께 기존의 고엔트로비 합금에 사용되는 재료비가 1㎏당 35달러가 들지만 이번에 개발한 합금은 3.2달러로 가격 경쟁력 또한 우수하다고 설명했다. 김 교수는 재료비용이 스테인리스강보다도 저렴하다고 강조했다.

이번 연구 성과는 금속공학 분야 국제학술지 '악타 머티어리알리아' 및 '스크립타 머티어리알리아'온라인에 각각 4월 12일, 5월 21일 게재됐다.

[e-mail] 김만기 기자