마그네슘 합금의 상온성형성 향상 관련 연구개발 성과 인정받아

한국재료연구원(KIMS, 원장 이정환) 전산재료연구실 장효선 박사가 ‘국제 마그네슘 학회(International Mg Society)’로부터 ‘2021 우수 논문상(Excellent Thesis of the Year)’을 수상했다.

이번에 수상한 논문은 마그네슘 합금의 상온성형성 향상을 위해 다원(multi-component) 마그네슘 합금에서의 비저면 슬립의 활성화 메커니즘을 규명하고, 재결정 시 입계(Grain Boundary : 금속 또는 합금의 다결정 재료에서 구조는 같으나, 방향이 서로 다른 2개의 결정 경계) 편석(segregation: 합금 조성 시 성분금속을 액체상태로 녹여 응고할 때, 처음과 나중에 응고한 부분의 조성이 다르며, 그 결과 합금 조성에 불균일성이 발생하는 것)과 용질 클러스터의 역할을 규명한 점을 인정받았다.

마그네슘은 가장 가벼운 구조 금속 중 하나로, 차세대 친환경 소재로 주목받고 있다. 하지만 실온에서의 낮은 성형성이 단점으로 평가된다. 이를 개선하기 위해서는 비저면 슬립을 활성화하고 열처리를 통한 재결정 시 한 방향으로만 발생하는 집합 문제를 완화할 필요가 있다. 장 박사는 원자단위 시뮬레이션을 사용해 다원 마그네슘 합금에서의 슬립 및 입계 이동 거동을 조사했다.

이 결과, 슬립계 간 임계 구동의 응력 편차를 최소화하게 되면, 비저면 슬립을 활성화할 수 있음을 확인했다. 또한 입계 편석과 용질 클러스터가 입계 이동에 미치는 영향을 계산해, 용질 클러스터가 재결정 집합조직을 완화하는 데 기여할 수 있음을 정량적으로 제시하는 데 성공했다.

우수 논문상을 수상한 한국재료연구원 장효선 선임연구원은 “마그네슘 합금을 이용한 비철금속 제조업은 철강, 조선, 반도체, 디스플레이, 미래차, 기계장비 등 다양한 산업과 연계되어 있다”며, “이번 수상을 계기로 이에 대한 분석 및 메커니즘 규명에 더욱 도움이 될 수 있도록 계속해서 연구에 정진할 것”이라고 포부를 밝혔다.

한편, ‘국제 마그네슘 학회’는 마그네슘과 그 합금 연구, 개발 및 응용을 촉진하고, 모든 마그네슘 연구자를 대상으로 학술교류 플랫폼 제공을 목적으로 하는 비영리 단체이다. 마그네슘 관련 국제회의 개최 및 연구성과의 출판 및 발표를 지원하며, ‘저널 오브 마그네슘 앤 알로이스(Journal of Magnesium and Alloys)’를 정기적으로 출간하고 있다.