KOSEN 한인과학기술자네트워크

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.

2-2. 마그네슘의 변형기구 해석
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.

2-3. 저주기·고주기 피로 특성 평가
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.