경북대 박성혁 교수팀, 초경량·고강도 마그네슘–타이타늄 복합소재 개발

공정은 그대로, 성능은 비약적으로…경북대, 차세대 금속소재 혁신
금속 용탕 탈성분법 기반…기존 공정 3분의 1 시간에 4배 정밀한 구조 구현
항공·UAM·의료까지 적용 기대…국제 권위지 JMA에 연구 성과 게재

박성혁 경북대 교수

장지은 경북대 박사과정생

경북대학교 금속재료공학과 박성혁 교수 연구팀이 기존 공정을 그대로 유지하면서도 성능과 제조 효율을 획기적으로 개선한 차세대 금속 복합소재를 개발했다.

이번에 개발한 소재는 상용 금속 중 가장 가벼운 마그네슘(Mg)과 우수한 강도와 내식성을 지닌 타이타늄(Ti)을 조합해 경량성과 기계적 강도, 생체적합성까지 동시에 확보한 것이 특징이다.

연구팀은 '금속 용탕 탈성분법(Liquid Metal Dealloying, LMD)'을 적용해 기존 공정을 유지하되, 초기 합금의 조성을 새롭게 설계하는 방식으로 성능을 극대화했다. LMD는 복수의 금속 원소가 섞인 합금을 고온의 금속 용탕에 담가 불필요한 성분을 선택적으로 제거하고, 남은 성분이 자발적으로 얽혀 3차원 구조를 형성하게 하는 첨단 기술이다.

박 교수팀은 합금 조성비 조정을 통해 탈성분 과정과 조직 형성을 정밀하게 제어하는 데 성공했다. 이 결과 기존 공정 대비 약 3분의 1의 시간만 소요되며, 약 4배 더 미세하고 정밀한 마그네슘–타이타늄 복합소재를 제조할 수 있게 됐다.

이번 성과는 항공우주, 도심항공모빌리티(UAM), 차세대 수송장치, 생체용 임플란트 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있는 소재로 주목받고 있다. 특히 소재 설계만으로 공정 제어와 성능을 동시에 향상시킨 기술적 의의가 크다.

박성혁 교수는 "이번 연구는 소재 개발을 넘어, 조성 설계 하나로 공정과 구조, 성능을 정밀하게 조절할 수 있는 가능성을 제시한 것"이라며 "학문적 진보와 산업적 활용 가능성을 동시에 확보한 연구"라고 평가했다.

이번 논문의 교신저자는 박성혁 교수, 제1저자는 장지은 박사과정생이다. 연구 성과는 금속소재 분야 국제 권위 학술지인 '저널 오브 마그네슘 앤드 얼로이즈'(JMA, IF 15.8) 4월 23일 자 온라인판에 게재됐다. JMA는 JCR 기준 금속공학 분야 상위 0.6%에 해당하는 세계 최고 수준의 저널로 평가된다.