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재료연구소·포항산업과학연구원기존 대비 20% 가벼워… 취성 극복

• 기사입력 : 2020-09-24 08:07:46
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• 기존 스테인리스 철강 대비 20%가량 가벼운 철강이 국내 기술로 개발됐다. 산업부문에서 합금설계 경량화 등 새로운 설계가 가능하게 됐다.

  재료연구소(KIMS, 소장 이정환) 철강재료연구실 이창훈·문준오 박사 연구팀이 포항산업과학연구원(RIST, 원장 유성) 이영주 박사와 함께 기존의 스테인리스 철강 대비 20% 정도 가벼운 경량 스테인리스 철강을 세계 최초로 개발하는 데 성공했다.

  이번에 개발된 경량 스테인리스 철강은 ‘스테인리스 철강은 무겁다’는 기존의 고정관념을 극복했을 뿐만 아니라, 고가의 니켈(Ni)을 첨가하지 않아 가격 경쟁력까지 확보했다.

  지금까지 연구된 경량 철강은 철에 가벼운 합금원소인 알루미늄을 첨가해 경량화해 왔다. 이때 첨가되는 알루미늄은 취성(갑자기 파괴되는 성질)을 증가시켜 쉽게 깨지는 문제를 야기해 알루미늄을 철에 10% 이상 첨가하기 힘든 한계가 있었다.

  연구팀은 이 문제점을 극복하기 위해 12%의 알루미늄을 첨가하고도 철강의 취성을 낮추고자 탄소, 망간, 크롬 등의 합금원소 첨가량을 최적화했다. 또한 크롬을 첨가해 철강 표면에 알루미늄과 크롬의 함량이 높은 미세하고 치밀한 산화층 생성을 유도함으로써 400계 스테인리스 철강과 유사한 부식 저항성을 확보하는 데 성공했다.

  이렇게 만들어진 경량 스테인리스 철강은 연비 향상과 이산화탄소 저감 등의 수요가 큰 자동차, 조선 분야 등에 우선 적용할 경우 높은 효과가 기대된다는 게 연구팀의 분석이다.

  이번 연구는 기존의 스테인리스 철강이 가진 무게의 한계와 경량 철강이 가진 부식성과 취성의 문제를 동시에 해결할 수 있는 새로운 합금설계 방향을 제시했다는 측면에서 의미가 크다.

  스테인리스 철강은 강도와 연성이 우수하고 부식에 강해 주방기기, 가전제품뿐만 아니라, 자동차·건축·조선·의료 분야 등 쓰이지 않는 곳을 찾기 어려울 정도로 다방면에서 사용되고 있어 이번 경량 스테인리스 철강 개발의 파급효과는 상당할 것으로 보인다.

  연구를 주도한 재료연구소 이창훈 책임연구원은 “스테인리스 철강이 1910년대 개발된 이후 지금까지 사람들의 생활에 미친 영향을 고려한다면 이번 경량 스테인리스 철강의 개발 의미는 남다르다”고 말했다.

  이번 연구결과는 국제학술지 사이언티픽 리포트(Scientific Report)에 7월 22일자로 게재됐다.

  
  재료연구소. /경남신문 자료사진/

  조윤제 기자 cho@knnews.co.kr

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