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달에서도 사용 가능한 고감도 플렉서블 메탈 개발

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작성일15-01-21 10:29 조회2,546회

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12,000년 한계 극복!


달에서도 사용 가능한


고감도 플렉서블 메탈 개발


찰흙처럼 만들고 마음껏 휘어도 형태 자동 복원


재료연 박찬희·염종택·홍재근 박사팀, 시제품 생산 성공


 



 


# 달을 탐사하기 위해 떠난 지구인. 접어서 주머니에 넣어두었던 안경을 꺼내 편 뒤 착용했다. 이 안경은 지구에서부터 가져온 것으로 자유자재로 접을 수 있고 원상태로 쉽게 돌아가 휴대하기 좋다.



영화에서나 나올 법한 일을 실현시킬 수 있는 기술이 개발됐다.


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 재료연구소(소장 김해두)는 이상적인 강도에 가장 근접하면서 중동이나 극지방, 심지어 달에서 구부려도 원상태로 복원되는 고감도 플렉서블 메탈을 개발하고 시제품 생산에 성공했다고 밝혔다.


 타이타늄연구실 박찬희·염종택·홍재근 박사팀이 개발한 고감도 플렉서블 메탈은 탄성이 좋아 잘 휘어지고 또 금세 본 모양으로 돌아온다.


 부식에도 잘 견디며, 생체친화적이라 알레르기 반응을 일으키지 않는다.


 또한 별도의 장비 없이 이미 구축되어 있는 일반 금속 제조 설비를 이용해 대량 생산할 수 있다.


 일반 고강도 금속이 고온에서 성형되는 데 반해, 상온에서 자유자재로 성형할 수 있어 부품화 비용을 줄일 수 있다.


 


 고감도 플렉서블 메탈은 독특한 원자 구조를 갖는다.


 금속의 특성은 최외각 전자 상태에 의해 결정되기 때문에 연구팀이 정밀한 계산에 의해 의도한 결과이다.


 


 금속은 이상적인 강도에 가까울수록 더 많이 휘어졌다가 원상태로 복귀된다.


 일반적인 금속은 강도가 높아지면 원자 단위 내부에 결함이 많이 생겨 조금만 구부려도 부러지는데, 이상적인 강도에 가까워지면 강도가 높아져도 내부결함이 없어 잘 휘어지게 된다.


 


 약 1만 2천 년 전 인류는 구리를 사용함으로써 철, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄 등을 사용하기에 이르는 금속의 시대를 열었다. 현재 금속은 이상적인 강도 20% 내외를 구현하는 데 그치고 있다.


 이번에 개발된 고감도 플렉서블 메탈은 이상적인 강도의 70% 수준까지 올라갔다. 일반 금속보다 손쉽게 수십 배 이상 잘 휘어지게 됐다.



 최근 스마트 기기용 케이스는 휘었을 때 형태가 복원되지 않거나, 피부 알레르기를 유발해 리콜되는 등 사회적으로 이슈가 된 바 있다.


 이번에 개발된 고감도 플렉서블 메탈은 생체 친화적이어서 알레르기를 유발하지 않을 뿐만 아니라 여러 가지 색상을 구현할 수도 있다.


 기존 대비 40% 이상 가볍고, 80% 이상 얇게 제작할 수 있다.


 예를 들어 스마트폰 케이스에 사용되는 알루미늄 합금의 무게 및 두께가 13g 및 0.5㎜라면 고감도 플렉서블 메탈을 사용할 경우 무게 및 두께를 5g 및 0.1㎜로 줄일 수 있다.


 얇아질수록 더 잘 휘어지며, 쿠킹호일처럼 주름지지 않고 본 상태로 거의 완벽하게 복원된다. 이 때문에 초(超)경량화, 초(超)슬림화가 요구되는 스마트 기기의 금속 지지체로 적합하다.


 영하 150℃에서 250℃까지 극심한 온도 변화에도 안정적이어서 중동지방(연최고 50℃ 이상)이나 극지방(연최저 영하 70℃ 이하), 심지어 일교차가 300℃인 달에서도 사용이 가능하다.


 초(超)고강도, 초(超)저탄성 특성을 동시에 가지고 있어 임플란트, 안경테, 골프채 등에 적용할 경우 수조 원 시장에 큰 파급효과가 기대된다.


 


 이번 기술은 8건의 관련 특허를 국내·외에 출원·등록하고, 봉재 및 판재 등 다양한 형태의 시제품 생산에도 성공했다.


 


 박찬희 박사는 “고감도 플렉서블 메탈의 개발은 이상적인 강도에 근접한 다양한 금속을 얻을 수 있는 무궁무진한 가능성을 연 것”이라며 “피부와 알레르기 반응이 없고 어떠한 환경 변화에도 특성이 안정적이고, 가볍고 자유자재로 휘어지는 특성으로 당장 첨단 산업인 웨어러블 기기의 대중화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.