2022-02-18
org.kosen.entty.User@5107329b
김현지(smilekim)
- 고강도, 고연성, 고성형성 등의 고특성 마그네슘 신합금 개발
- 금속 소재의 상온 및 고온 변형거동 및 재결정 거동 해석
- 금속 소재의 저주기 및 고주기 피로특성 평가
- 금속 소재의 상온 및 고온 변형거동 및 재결정 거동 해석
- 금속 소재의 저주기 및 고주기 피로특성 평가
2016년 박성혁 교수가 설립한 첨단구조재료 연구실(KNU Advanced Structural Materials LAB., 일명 KASMA랩)은 경북대학교 공과대학 신소재공학부 소속 연구실로, 마그네슘 신공정/신합금 개발을 통해 수송기기 적용을 위한 고특성 마그네슘 개발에 대한 연구를 지속적으로 수행해오고 있습니다. 특히 고특성 마그네슘 가공재를 개발하는 국내 극소수 그룹 중 하나로 마그네슘 관련 세계 최고 수준의 학술적 성과와 기술 노하우를 보유하고 있습니다(총 174여편의 논문 게제, total citation: 4507 / H-index: 35). ‘첨단구조재료 연구실’은 마그네슘 가공재의 제조부터 특성평가에 이르기까지 전주기적인 금속가공재 제조기술 연구에 특화되어 있으며, 이들 연구에 특화된 다양한 장비를 보유하고 있습니다. 또한, 다년간의 마그네슘 특화 연구를 통해 다양한 물성 평가 및 분석 분야의 노하우를 보유하고 있습니다. 현재 연구실 멤버는 학부 연구생 및 석사 과정생, 그리고 박사 과정생으로 다양하게 구성되어 있으며 유기적이고 자유로운 연구를 수행하고 있습니다.
2-1. 고특성 마그네슘 신합금 개발
마그네슘은 무게가 철의 1/4밖에 되지 않는 상용금속 중 가장 가벼운 경량 금속으로, 낮은 밀도, 높은 비강도, 뛰어난 진동감쇠능, 전자파 차폐성 등으로 인해 자동차 및 전자산업에 주목 받는 재료입니다. 하지만 알루미늄과 타이타늄을 비롯한 타 경량금속들에 비해 낮은 기계적 물성을 가져 상용에 제한적이으므로 이를 극복하기 위한 연구가 필수적입니다. 따라서 본 연구실에서는 실제 산업으로의 적용을 확대하고자, 고특성 마그네슘 신합금 개발 및 신공정 개발 연구를 진행중에 있습니다. 이를 위해 본 연구실에서는 적절한 합금원소의 첨가 및 제어와 low temperature extrusion(LTE)와 artificial cooling system(ACS)등의 신공정 기술 개발을 통해 고강도 및 고연성, 고성형성 등의 향상된 기계적 물성을 확보하고자 합니다.
쌍정(twin)은 슬립(slip)과 더불어 금속의 주요한 소성변형 기구로서, 특정 결정면을 경계로 하여 인접한 결정격자가 처음의 결정과 대칭관계를 갖는 결정의 부분을 말합니다. 마그네슘과 같이 HCP 결정구조를 가지는 금속의 경우, 상온에서의 슬립계가 부족하여 쌍정이 변형에 중요한 역할을 합니다. 쌍정은 슬립과 달리 특정 응력방향에서 활성화되며, 쌍정립계가 형성되고, 결정방위가 크게 변하는 등 다양한 조직적 변화를 야기시키고 이를 통해 기계적 물성이 크게 달라지게 됩니다. 따라서 마그네슘에 변형이 가해질 동안 쌍정 거동의 해석은 필수적으로 이루어져야 합니다. 이를 위해 본 연구실에서는 압축, 인장, 벤딩 시험 중 발생하는 쌍정의 변형 거동에 대해 EBSD 분석을 통해 면밀하게 분석하고 있습니다.
피로(Fatigue)란 재료의 파단응력 이하의 반복적인 응력이나 변형이 가해지는 경우에도 일정 반복 횟수 이후 피로 균열이 발생 및 전파하여 재료가 손상되거나 파괴되는 현상을 말합니다. 금속기계나 구조물의 파괴 중 피로 파괴가 90% 가량을 차지하고 있으며, 파괴 시점을 예측하기 어려워 급작스러운 파괴로 인해 큰 사고를 야기하기도 합니다. 따라서 재료를 실용 기계부품 또는 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하여 안전적 설계를 통해 물적 인적 피해를 방지하기 위해 피로 특성 향상 연구가 필수적으로 이루어져야 합니다. 본 연구실에서는 마그네슘의 폭넓은 상용화를 위해 다양한 마그네슘 합금에서의 저주기 및 고주기 피로 특성을 이해하고, 합금 원소의 첨가 또는 시효 등의 후처리 공정 연계를 통해 피로 특성을 향상시키고자 하고 있습니다.
마그네슘은 무게가 철의 1/4밖에 되지 않는 상용금속 중 가장 가벼운 경량 금속으로, 낮은 밀도, 높은 비강도, 뛰어난 진동감쇠능, 전자파 차폐성 등으로 인해 자동차 및 전자산업에 주목 받는 재료입니다. 하지만 알루미늄과 타이타늄을 비롯한 타 경량금속들에 비해 낮은 기계적 물성을 가져 상용에 제한적이으므로 이를 극복하기 위한 연구가 필수적입니다. 따라서 본 연구실에서는 실제 산업으로의 적용을 확대하고자, 고특성 마그네슘 신합금 개발 및 신공정 개발 연구를 진행중에 있습니다. 이를 위해 본 연구실에서는 적절한 합금원소의 첨가 및 제어와 low temperature extrusion(LTE)와 artificial cooling system(ACS)등의 신공정 기술 개발을 통해 고강도 및 고연성, 고성형성 등의 향상된 기계적 물성을 확보하고자 합니다.
쌍정(twin)은 슬립(slip)과 더불어 금속의 주요한 소성변형 기구로서, 특정 결정면을 경계로 하여 인접한 결정격자가 처음의 결정과 대칭관계를 갖는 결정의 부분을 말합니다. 마그네슘과 같이 HCP 결정구조를 가지는 금속의 경우, 상온에서의 슬립계가 부족하여 쌍정이 변형에 중요한 역할을 합니다. 쌍정은 슬립과 달리 특정 응력방향에서 활성화되며, 쌍정립계가 형성되고, 결정방위가 크게 변하는 등 다양한 조직적 변화를 야기시키고 이를 통해 기계적 물성이 크게 달라지게 됩니다. 따라서 마그네슘에 변형이 가해질 동안 쌍정 거동의 해석은 필수적으로 이루어져야 합니다. 이를 위해 본 연구실에서는 압축, 인장, 벤딩 시험 중 발생하는 쌍정의 변형 거동에 대해 EBSD 분석을 통해 면밀하게 분석하고 있습니다.
피로(Fatigue)란 재료의 파단응력 이하의 반복적인 응력이나 변형이 가해지는 경우에도 일정 반복 횟수 이후 피로 균열이 발생 및 전파하여 재료가 손상되거나 파괴되는 현상을 말합니다. 금속기계나 구조물의 파괴 중 피로 파괴가 90% 가량을 차지하고 있으며, 파괴 시점을 예측하기 어려워 급작스러운 파괴로 인해 큰 사고를 야기하기도 합니다. 따라서 재료를 실용 기계부품 또는 구조물 등에 적용 시 예상치 못한 파괴를 미연에 방지하고 부품의 수명이나 교체시기를 예측하여 안전적 설계를 통해 물적 인적 피해를 방지하기 위해 피로 특성 향상 연구가 필수적으로 이루어져야 합니다. 본 연구실에서는 마그네슘의 폭넓은 상용화를 위해 다양한 마그네슘 합금에서의 저주기 및 고주기 피로 특성을 이해하고, 합금 원소의 첨가 또는 시효 등의 후처리 공정 연계를 통해 피로 특성을 향상시키고자 하고 있습니다.
현재 첨단구조재료 연구실은 압출, 압연, 석출, 벤딩 등의 다양한 연구 테마를 기반으로 개인/협력 연구 및 국가 연구 프로젝트를 활발하게 수행하고 있습니다. 이러한 다양한 연구 경혐은 연구실 학생들의 도전적이고 협동적인 연구 역량을 기르게 합니다. 또한 월 1회 이상의 세미나 개최를 통해 연구 결과 및 성과 토의를 진행하여 연구에 어려움이 없도록 지원하고 있습니다.(연구원 개개인은 자신이 원하는 연구 테마를 자유롭게 진행할 수 있습니다.) 뿐만 아니라, 년 3회 이상의 국/내외 학술대회 행사 참석 및 발표 지원을 통해 마그네슘 관련 최신 연구 동향을 파악하고 개개인의 발표 역량을 강화하고 있습니다. 한편, 년 2회 이상의 연구실 구성원들 간의 단합을 위한 연구실 MT를 개최하여 구성원 간의 친목 도모 또한 활발히 하고 있습니다.
저희 첨단구조재료 연구실은 경북대학교 공대 3호관 503호에 위치해 있으며, 금속 분야에 관심있는 모든 분들의 도전을 환영하고 응원합니다. 언제든 편하게 연락주세요! 연구실에 관한 추가적인 문의사항 있으시면 아래의 연락처 또는 홈페이지의 문의처로 연락 부탁드립니다.
■ 홈페이지 : https://www.shparklab.com/
■ 연락처 : 김현지 박사과정 khj0531@knu.ac.kr
#금속 #마그네슘
