과학기술부 창의연구진흥사업을 지원받고 있는 연세대학교 준결정 재료연구단(사업단장 김도향 교수)은 고온 성형성이 우수한 새로운 마그네슘 합금을 개발, 최근 상용화에 성공했다. 특히, 새로 개발한 합금은 준결정상을 강화상으로 이용한 합금으로 종래의 합금과는 결정학적으로 새로운 개념의 합금이며, 향후 준결정 구조를 이용한 합금 설계분야에 있어 새로운 장을 열 것으로 기대된다. 경량 합금으로서 마그네슘 합금은 매우 우수한 비강도, 강성 등을 지니고 있으며, 거의 완벽한 전자 차폐성 및 진동 흡수성 및 치수 안정성을 지니고 있다. 그러나 마그네슘 합금은 내식, 내열성이 낮고 특히 성형가공성이 매우 열악하기 때문에 가공용 합금 사용은 매우 제한적으로 이루어져 왔다. 준결정 연구단은 1998년 과학기술부 창의연구진흥사업에 의해 설립돼 기존 합금의 단점을 획기적으로 개선할 수 있는 준결정상을 활용한 새로운 마그네슘 합금을 최초로 개발, 2002년 5월 휴대폰 등 전자기기 외장재료 시제품 제조에 성공함으로써 상용화를 이루는 성과를 이룰 수 있게 됐다. 준결정상은 일반 결정합금에서와 같이 원자군이 주기적으로 배열된 것이 아니라 준주기적으로 배열된 것으로 강도, 경도, 열 및 전자기적 특성등이 기존 합금과는 다른 특성을 나타낸다. 준결정상을 경량 합금설계에 활용한 것은 연세대의 개발결과가 최초이며, 개발된 합금은 ZW계 마그네슘 합금으로 명명됐다. 준결정상의 425℃까지의 높은 열적 안정성 및 준결정상과 마그네슘 기지 금속간의 높은 계면 안정성으로 인해 ZW계 마그네슘 합금은 강도 355Mpa, 연신율 23%로 기존 AZ계 합금(강도 230Mpa 및 연신율 12%)에 비해 강도 1.5배, 연신율 2배가 향상됐다. 특히, 준결정상은 425℃의 고온에서도 합금의 특성에 치명적인 조대화 현상이 나타나지 않기 때문에 약 300℃ 정도에서 조대화 현상이 나타나는 기존 AZ계 합금 등에 비해 고온에서 성형성이 획기적으로 향상될 수 있다. 400℃에서의 연신율을 비교하면 ZW 합금이 AZ계 합금에 비해 2배 향상됐다. 개발 합금은 가공용 합금으로 판재 성형에 의해서 경량 외장 재료 혹은 구조용 재료로 활용되어질 수 있으며, 특히 강도, 성형성, 전자파 차폐특성등이 매우 우수하기 때문에 휴대폰, 노트북 등의 전자제품 외장재로서 사용되어질 있다. 준결정 재료연구단은 2000년 11월 ART Global과 특허 독점실시권 계약을 체결해 창의연구진흥사업단 중 처음으로 기술료(1억5000만원)를 징수했으며, 2002년 5월 ART Global과 공동으로 휴대폰 및 노트북 컴퓨터 외장재료 생산을 위한 시생산 설비 및 외장재 시제품 생산에 성공했다. 개발내용은 미국, 일본 등의 국제특허를 출원중이다. 개발된 마그네슘 합금은 국내 적용은 물론 지금까지 전무했던 마그네슘 판재합금 수출효과를 새롭게 창출할 수 있을 것으로 보여 앞으로 2-3년 안에 약 150억원의 수출이 예상되고 있다. 2001년 전세계 휴대폰 및 노트북 컴퓨터의 외장재 시장은 약 1조5000억원, 국내시장은 약 1500억원에 달하고 있다. 2001년 전세계 휴대폰 및 노트북 컴퓨터 생산량은 약 5억대, 2500만대, 국내 생산량은 각각 4700만대, 200만대로 추정되고 있다. 연구단은 향후 전자기기 외장재료 뿐만 아니라 자동차 등의 경량구조용 재료로서 활용을 점차 확대할 계획이다. <Chemical Daily News 2002/06/07> |
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