소재강국 실현을 위한 FRONTIER. 재료 전문 종합연구기관.

금속재료연구본부

금속재료연구본부

실장 김형욱

연구실 소개

경량금속연구실은 에너지 절감 및 수송기기의 효율향상, 환경부하의 감소 등을 위하여 금속재료 중 가장 가볍고 폭넓게 사용되는 알루미늄합금과 마그네슘합금에 대한 고기능 신합금 개발, 상/조직제어를 통한 소재의 임계성능향상, 저비용/고효율 제조공정 개발, 고성능 경량 부품 및 응용기술 개발에 대한 연구를 수행하고 있습니다.

055-280-3307

주요 실적

고강도 저비용 알루미늄합금 박판주조재 관련 국외특허 출원 1건
마그네슘 합금 박판주조재의 조직제어기술 관련 특허 출원 2건
박판주조재 이용 브레이징용 필러재 관련 국내특허 등록(10-1401080)
브레이징용 알루미늄 클래드재 관련 국내특허 출원 1건
주조성이 우수한 고열전도도 알루미늄 합금관련 국내특허 등록(10-1468957)
국내관련 기업과 공동으로 개발 합금판재 시제품 제작

주요 연구분야

고강도 알루미늄, 마그네슘 신합금 설계 및 조직제어기술 개발
고강도 알루미늄합금 및 마그네슘합금의 연속주조기술 개발
압연접합에 의한 금속다층판재 개발
고방열 알루미늄 주조재 신합금 설계 및 제조공정기술 개발
경량금속소재의 공정 전산해석기술 개발

연구개발 추진실적

고강도 알루미늄 합금 판재의 저비용 제조공정 기술 개발

[과제 소개]

  • 고강도 고합금계 알루미늄 합금을 용탕으로부터 직접 판재로 제조하는 박판연속주조 공정을 개발하고, 최적 가공열처리 공정을 적용하여 강도 및 성형성이 우수한 고강도 알루미늄 합금 판재 제조기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 강도 및 성형성이 우수한 5XXX(Al-Mg)계 알루미늄 합금 설계 및 판재 제조기술 확보(인장강도 300MPa, 연신율 30% 이상)
  • 강도 및 성형성이 우수한 7XXX계 합금판재 제조기술 확보(7068-T4 기준, 인장강도 365MPa, 연신율 28% 수준, 소부경화 처리(180℃×30min) 후 인장강도 586MPa, 및 항복강도 551MPa)
  • 국내 기업과 공동으로 개발 판재에 대한 양산화 진행 중
  • 국제특허 1건 출원, 국내/외 학술발표 다수
개발된 고강도 Al-Mg계 박판주조재 외관 및 인장특성
박판연속주조 및 압연에 의해 제조된 7068 합금판재의 미세조직 및 인장특성

열교환기용 알루미늄 클래드재 제조기술 개발

[과제 소개]

  • 알루미늄 복합판재 제조기술로서 다층화 기술, 다층판재 압연기술, 고기능화 기술 등을 개발하고, 이를 응용하여 자동차, 에어컨 등에 적용 가능한 브레이징용 알루미늄 클래드 판재의 제조기술 확보

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 브레이징용 고강도 알루미늄합금 클래드 판재 실용화 연구(부품소재기술개발사업, 협동연구사업)
  • 전량 수입에 의존하던 열교환기용 알루미늄 클래드재의 국산화
  • 박판주조 심재 및 피재 설계/제작, 압연접합, 가공열처리 기술 개발을 통한 클래드재의 고급화 (기존 상용 소재 대비 동등 이상의 특성 확보)
  • 국내 특허 1건 출원, 국내 특허 1건 등록
브레이징용 알루미늄 클래드 및 열교환기 시제품

고방열 알루미늄 주조재 신합금 설계 및 제조공정기술 개발

[과제 소개]

  • 높은 열전도도를 갖는 동시에 주조성이 우수한 알루미늄 신합금 개발 및 복잡형상 및 박육의 외형구조를 구현할 수 있는 30W/kg급 고출력 알루미늄 방열부품 최적 주조공정 설계

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 고열전도도 및 주조성을 확보할 수 있는 주조용 알루미늄 신합금 개발 (열전도도 180-200 W/mK, A356과 동등 혹은 그 이상의 유동도 확보)
  • 열전도도 향상을 위한 조직제어 기술 개발 (냉각속도와 열전도도 상관관계 도출)
  • 복잡형상 박육(최소 0.8 mm) 정형주조 공정 설계
  • 국내 특허 등록 1건
개발합금의 열전도도 및 유동도 특성
박육정형주조의 일례 및 냉각속도와 열전도도 상관관계

경량금속소재 공정 전산해석기술 개발

[과제 소개]

  • 경량금속소재의 공정 최적화를 위한 전산해석기술 개발

[기술개발 내용 및 특징, 성과]

  • 고합금계 알루미늄 합금 박판연속주조공정 전산해석기술 개발
  • 중력 주조재 알루미늄 합금의 열간균열 발생에 대한 해석기술 개발
  • 다이캐스팅 공정 및 주조결함/응고조직 예측
박판연속주조공정 열-유동 연계해석
전산해석을 이용한 열간균열지수의 예측
다이캐스팅 충진 거동 및 응고조직의 예측

향후 연구계획

  • 박판연속주조 및 조직제어에 의한 미래자동차용 경량금속소재 제조 기술 개발
  • 고속박판연속주조를 이용한 고비강도 알루미늄 합금 판재 제조기술 개발
  • 브레이징용 알루미늄합금 판재의 고품질화 및 부품화 기술 개발
  • 방열성능 향상을 위한 하이브리드 주조 공정 설계
  • 주조재-전신재 겸용 알루미늄 합금 설계 및 최적 가공열처리 공정 개발