KAIST 신소재공학과 김도경(49) 교수는 6일 희토류(稀土類, Rare Earth) 원소를 첨가한 탄화규소 세라믹 신소재가 깨지지 않는 근본 원인을 규명했다고 밝혔다.
세라믹은 고효율 발전 및 초고속 비행체 제작 등을 위한 차세대 신소재로 지난 30여년간 세계 각국에서 연구와 개발이 이뤄지고 있지만 물질 특성상 깨지기가 쉬워 화학적으로 매우 안정되면서도 열을 잘 전달하는 희토류 산화물을 첨가해야만 한다.
그러나 희토류가 어떤 이유로 세라믹의 인성(靭性, 깨지지 않는 성질)을 강화시키는 지에 대해서는 규명이 안돼 고성능 세라믹 신소재 개발을 가로막아왔다.
이런 가운데 김 교수는 고성능 전자현미경을 이용해 세라믹내 나노 단위의 균열을 만들고 원자들의 배열과 화학성분의 분포를 찾아냈다. 또 서로 다른 특성을 가진 소재간의 경계인 `나노계면`에서 균열의 전파를 예측함으로서 세라믹 소재의 인성이 나타나는 근본 원인을 밝혔다.
김 교수는 "희토류의 종류에 따라 세라믹 신소재의 인성 특성이 다르게 나타나는 현상을 정확하게 예측할 수 있게 된 것"이라며 "초고온에서 작동이 가능한 발전기 터빈 날개 제조 등 고성능 신소재 개발에 적용이 가능할 것"이라고 말했다.
이 연구는 미국 UC버클리대 리치 교수팀과 공동으로 진행했으며 나노분야 국제 학술지인 `나노 레터스(Nano Letters)` 온라인판(9월호)에 소개됐다.
<연합뉴스>