동 합금의 강도와 전도도를 동시에 향상시킬 수 있는 제조기술이 국내에서 개발돼 세계적인 주목을 받고 있다.

 재료연구소(소장 김해두, KIMS) 실용화연구단 소재실용화연구실의 한승전 박사와 강원대학교의 임성환 교수팀(한국생산기술연구원 김형균 박사), 연세대학교의 한병찬 교수는 글로벌 프론티어 사업의 미래소재연구단(부산대학교 주관, 단장 김광호 교수) 및 메카트로닉스 융합부품소재 연구센터(창원대학교, 센터장 이재현 교수)의 지원을 받아 전통적인 구리금속 제조공정을 기반으로 나노금속간화합물 파이버 강화 동 복합재료를 개발했다.

 연구팀은 나노크기의 강화섬유를 동 합금 내부에 배열시킬 경우 강도와 전도도를 동시에 향상시킬 수 있다는 점에 착안해 매우 강한 나노 크기의 Ni₂Si 금속간화합물 파이버를 동 합금 내에 일 방향으로 배열시켜 강도와 전도도를 획기적으로 향상시켰다.
 동 합금은 특유의 높은 전도도로 인해 전기 및 전자 부품의 원재료로 각광을 받아왔지만, 전도도를 향상시킬 경우 기계적 강도가 감소하고 기계적 특성을 향상시킬 경우 전도도가 감소하는 상반된 특성을 가지고 있어 두 가지 모두를 만족시키는 것은 매우 어렵다.
 실제로 강화상으로 이용된 니켈 실리사이드(Ni₂Si)는 금속간화합물 특유의 취성(쉽게 깨지는 성질)으로 인해 나노 크기의 와이어 또는 파이버를 제조하는데 난항이 있었다. 그러나 니켈 실리사이드가 구리합금 내부에 석출된다는 것에 주목하여 석출상의 형상을 나노파이버 형태로 변화시키는 합금설계와 열처리 그리고 이것을 상온에서 인발 가공해 니켈 실리사이드가 일 방향으로 배열된 동합금을 개발하는데 성공했다.

 기존 나노크기의 파이버 제조는 고가의 장비가 요구되지만 이번 연구에서 개발된 합금은 이미 산업계에서 널리 이용되고 있는 동 합금 제조공정 즉, 주조, 열처리, 상온 가공 공정만으로도 제조할 수 있다는 점에서 획기적인 것으로 평가된다. 결국 기존의 동 합금 제조공정만으로도 높은 강도와 높은 전도도를 동시에 보유한 나노 파이버 강화 동 합금 복합재료를 생산할 수 있다는 점에서 본 연구가 큰 주목을 받고 있다 하겠다.

 이번 연구결과는 세계적인 학술지인 Nature Publishing Group의 Scientific Reports의 최근호에 게재됐다. 국내 동 합금을 비롯한 전통금속 연구 및 산업분야에 커다란 파급효과를 가져올 것으로 기대된다.