Nb은 원자번호 41번의 천이금속으로 융점 2000℃를 넘는 금속 중에서 가장 밀도가 낮은 소재이다. 다른 희유금속합금과 비교할 때 상용 Nb합금의 강도는 낮으나 우수한 연신율 및 성형성을 갖고 있어 냉전시대에 항공우주용으로의 활용에 대한 기대가 높았다.
   대표적인 고온재료인 Ni기 초내열합금과 비교할 때 고온 강도가 몇 백도 높은 수준이나 산화 및 크립 특성이 낮아 부품으로 사용하는데 제한이 많은 것으로 밝혀졌다.
   19세기 초반 발견됐으나 Nb을 이용하려는 시도는 2차 세계대전 전후를 기점으로 시작됐으며 본격적인 공업용 사용은 1960년대 이후 접어들어서야 시작됐다.
   현재 사용되는 Nb의 95% 이상은 철강과 Ni 합금의 합금원소로 사용되고 있다. 약 1~2%의 Nb만이 순수금속이나 Nb기반 합금으로 사용되고 있다. Nb 기반 소재는 대부분 초전도 특성을 이용하여 의료용 진단장비 및 방사광가속기 부품으로 적용된다. 또한 고온용 Nb합금과 방식용 원료로도 소량 사용되고 있다.

   Nb 및 Nb합금의 공업적 적용

   스테인리스강의 입계부식을 막기 위해 Nb을 첨가하는 연구가 1930년대에 시작된 이후 다양한 철강재료의 미세합금원소로 Nb이 활요됐다. 특히 석유 및 가스 운송용 라인파이프, 자동차 경량화용 고강도 판재용 소재의 합금원소로 Nb의 중요성은 매우 높아지고 있다.
   1980년대와 2000년대를 비교했을 때 Nb 사용량이 60% 이상 증가했다. 특히 라인파이프용 소재에서의 Nb는 필수적인 합금원소로 자리잡아 가고 있다.
   Nb이 그 자체로 이용되는 경우는 극히 드물지만 내열성 및 초전도 특성이 뛰어나 일부 분야에서 효과적으로 적용되고 있다. 그 역사는 냉전시대 어느 정도 관련되어 있다. 구 소련과 미국이 각각 수소폭탄과 원자핵잠수함 등을 건조하면서 희유금속에 대한 연구도 활발해졌다. 이러한 상황에 따라 많은 기업들이 Nb을 연구에 뛰어들었다. 1960년대와 70년대에 걸쳐 Nb의 연구는 활황기를 맞았다. Nb연구의 대부분은 미-소간의 달착륙을 위한 우주개발 및 미사일개발 프로그램에 의해 지원받았다. 우주선 개발시 대기권 재진입 때 요구되는 고온강도가 개발의 가장 큰 목표였다. Nb연구는 초기부터 고온에서의 급격한 산화와 코팅 문제를 해결하기 위한 내산화합금개발이 주요 이슈였다.





   Nb합금은 민수용으로 MRI장비 내 초전도 선재에 가장 많이 활용된다. Nb의 초전도특성은 1954년 처음 보고됐으며 이후 Nb-Ti, Nb-Sn합금 형태로 제조되어 초전도 부품에 적용되고 있다.
   재료연구소는 2009년 초전도 RF cavity 개발 관련 연구를 진행했다. RF cavity는 방사광가속기를 비롯해 다양한 입자들을 가속시키기 위해 전기에너지를 입자의 운동에너지로 변환시키며 가속된 입자를 저장하는 역할을 하는 가속기 부품이다. 기존에는 전기전도성이 우수한 Cu를 이용한 상온 cavity가 사용됐는데 가속기 성능 향상을 위해 초전도특성을 가지는 고순도 Nb을 이용한 cavity가 개발되어 적용됐다. 1980년대 초전도 초저온 기술이 가속기에 응용되기 시작한 이후 90년대에 연구가 활발하게 전개됐다.

   재료연구소는 초고진공, 극저온 액체 헬륨 분위기에서 사용되는 RRR급 Nb cavity 의 다단화 성형기술개발을 통해 International Linear Collider(ILC) 프로그램 및 포항방사선가속기의 성능향상 사업에 적극 참여하고자 하는 목표를 가지고 있다. ILC 프로그램은 물리학계의 지속적인 연구 프로그램으로 이를 위해 극한환경용 소재 및 부품 개발이 필수적으로 요구되고 있다. 이에 따라 Nb 소재 및 성형기술 역시 가속기 기술 발전을 위한 기반기술로서 필요성이 높아지고 있다.
   또한 Nb의 초전도 특성은 MRI 등 의료장비의 필수 부품 제작에 적용될 수 있으며 향후 국내 부품소재 산업 고도화에 기여할 수 있는 기초연구로서 중요한 의미를 갖고 있다.