세종대학교(총장 배덕효) 나노신소재공학과 김기범 교수와 홍성환 교수 연구팀의 논문이 재료분야의 저명한 국제학술지 Progress in Materials Science(Impact Factor:31.560)에 게재됐다.
이번 논문은 세종대 연구팀의 문상철 박사수료생, 강결찬 석박사통합과정생, 박혜진 박사, 정연범 석사(현 일본 도호쿠 대학 박사과정), 그리고 공주대 신소재공학부 송기안 교수의 공동 연구 수행 결과를 바탕으로 산업적 고부가가치를 위한 다양한 유색 합금 개발 및 평가 기술에 대한 새로운 내용을 포함하고 있다.
최근 경량 및 높은 내구성을 기반으로 다양한 산업 분야에 내?외장 금속 소재가 적용되고 있다. 일반적으로 사용되는 금속 중 금과 구리를 제외한 대부분의 금속 및 합금 소재는 무채색을 띄고 있다.
디자인적인 측면에서 합금 소재의 심미성을 향상시키기 위해 표면 아노다이징, 질화 코팅, 도색, 표면 나노 패터닝(nano-patterning)등 표면처리 기술을 이용하여 금속 표면에 색을 구현하는 기술이 널리 사용되어 왔다. 하지만, 표면처리에 의한 금속의 컬러 구현 기술의 한계로 인해 금속 표면에 균일한 색을 구현하기 어렵고, 물리적 충격 및 화학적 반응에 의한 표면 코팅층의 손상으로 인해 내부의 금속 색이 드러나는 단점이 있었다.
김 교수 연구진은 2014년부터 금속 소재를 “감성 소재화” 키워드 중심으로 기존 한계를 극복하기 위해 자체 색상을 갖는 유색 합금 개발을 연구주제로 하여 지속적인 연구를 수행해왔다.
합금 설계를 통한 구리의 전이에너지 변화가 합금의 색 변화에 미치는 영향에 대한 연구를 통해 색 제어 메커니즘을 규명했다. 미술 화법으로 널리 알려진 병치혼합법을 응용한 무채색 알루미늄 합금 내에 높은 대칭성(high symmetry)을 갖는 유색 금속간화합물의 정출 제어 기술을 이용한 미세조직 설계 기술로 자체 색상을 가지는 “유색 합금” 설계 기술을 세계 최초로 개발했다.
또한, 연구진은 유색 합금을 자동차 내장재 및 전자기기 외장소재로 활용하기 위하여 국내 기업들과 다양한 산학공동연구를 진행했다. 이론적 해석을 위해서는 현재 한국연구재단의 중견연구사업 ‘컬러디자인 설계 기반 Brilliant 합금 및 성형 기술 개발’ 지원으로 다양한 유색 합금 개발 및 소재화를 위해 지속적인 기초 연구를 수행 중에 있으며, 유색 합금 연구 분야에 대한 창의성과 국제적 우수성을 인정받아 “Recent development of coloring alloys” 제목으로 세계적인 국제 학술지인 “Progress in Materials Science”에 게재가 확정됐다. 개발된 다양한 유색 합금 소재들은 컬러인덱스와 기계적 물성에 따라 “Brilliant Color Alloys" (Brolloy)라는 이름으로 현재까지 17가지의 컬러합금군내 42 종의 컬러합금 조성에 대한 컬러 라이브러리 작업을 진행중이다.
김 교수는 “무엇보다 이번 연구 결과는 국내 연구진만으로 구성된 연구팀에서 개발된 우수한 연구 성과로 유색합금 개발과 평가를 통한 금속 감성 소재 응용 분야에서 국내의 독보적인 기술을 세계적으로 널리 알리며 감성소재 기술 개발에 대한 표준화와 시장을 우선 선점 할 수 있을 것으로 기대된다”라고 말했다.
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