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합금 성능 갖는 순수 타이타늄 나왔다!

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작성일14-12-19 09:23 조회2,423회

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발상의 전환!

합금 성능 갖는 순수 타이타늄 나왔다!

재료연, 가격·성능·재활용 모두 만족시킨

타이타늄 제조기술 개발



 순수 타이타늄은 잘 부식이 되지 않는 내식성, 인체에 무해한 생체친화성, 열전달 효율 등이 뛰어나다. 하지만 강도가 낮다. 이를 보완한 것이 타이타늄 합금이다.

  하지만 타이타늄 합금은 바나듐, 지르코늄, 몰리브덴과 같은 희유자원이 들어가고 성형도 어려워 제조 가격이 비싸진다. 또 합금은 분리수거 및 재활용이 힘들어 자원 낭비를 초래한다.

  기존 순수 타이타늄과 타이타늄 합금의 우수한 점만 모아 저비용, 고강도, 고성형성, 우수한 열전달 효율을 갖춘 신개념 순수 타이타늄 제조기술이 개발됐다.

 

  재료연구소(소장 강석봉) 타이타늄연구실 박찬희 박사는 열기계적 가공 (Thermo-Mechanical Controlled Process)을 통해 가격, 성능, 재활용 등 세 가지를 동시에 만족시킬 수 있는 신개념 순수 타이타늄 제조기술을 세계 최초로 개발했다.

 

  개발자인 박찬희 박사는 “성능을 향상시키기 위해 희유자원을 넣어 합금화 하던 일반적인 관점에서 벗어나 저가이면서 재활용이 수월한 순수 금속이 합금의 성능을 가질 수 있지 않을까 하는 생각에서 시작된 연구의 결과물”이라고 밝혔다.

 

  일반적으로 특성이 비약적으로 우수한 신소재를 생산하기 위해서는 특수한 장치가 필요하거나 샘플 크기가 제한된다.

  하지만 박 박사는 이미 국내에 구축되어 있는 판재 및 봉재 생산 설비를 사용하여 신개념 순수 타이타늄을 대량 생산할 수 있는 기술을 개발했다. 열기계적 가공으로 미세 조직을 제어하는 방법을 사용했다.

  이번에 개발된 신개념 순수 타이타늄은 기존 순수 타이타늄의 제조 공정을 개선하여 우수한 특성은 그대로 유지하고 합금 이상의 강도를 갖는다.

  순수 타이타늄과 비교2배나 높은 강도를 가지고 있어 부품 수명이 향상되고 경량화에 따른 가격저감 효과도 기대된다. 열전달 효율은 30% 이상 향상시킬 수 있다.

타이타늄 합금과 비교하면 동등 이상의 강도를 가지면서 상온에서 성형할 수 있어 가격을 70% 이상 낮출 수 있다. 열전달 효율은 130% 향상됐다.

  또 재활용이 용이해 합금 스크랩으로 인한 희유자원 낭비와 환경오염문제를 해결할 수 있다.

  타이타늄은 발전 산업이나 생체용으로 사용되기 위해 각 나라에서 정해진 표준에 따라야 하는데 이미 순수 타이타늄이 등록되어 있어 상용화에도 유리하다.

  순수 타이타늄과 신개념 순수 타이타늄은 화학 조성이 동일하기 때문에 인장시험과 같은 기계적 특성 평가나 현미경 관찰과 같은 미세조직 분석을 통해서만 구분할 수 있다.

  현재 타이타늄 시장은 연간 10%의 성장세를 보이고 있으며 국내 4조원 및 세계 150조원 시장을 형성하고 있다.

 

  박찬희 박사는 “이번에 개발된 신개념 순수 타이타늄은 경쟁이 치열한 최첨단 산업인 에너지, 발전, 국방, 항공, 해양, 생체 및 레저 산업에서 부품 및 완제품의 가격 및 성능을 획기적으로 향상시킬 수 있다”며 “발상의 전환을 통해 얻은 연구결과로 경제적인 효과 뿐만 아니라 환경적인 부분에서도 큰 파급효과를 가질 것”이라고 말했다.