국내외 대학 연구진이 공동으로 새로운 합금개발의 핵심 단초가 될 소성변형 지도를 완성했다.
포스텍(POSTECH) 철강대학원 권세균 교수와 조민호 박사과정은 스웨덴 왕립공과대학(KTH) 레벤테 비토스 교수와 공동으로 면심입방구조를 갖는 금속재료의 소성변형을 미리 알아낼 수 있는 소성변형 일반이론을 완성해 최근 미국 국립과학원회보(PNAS)에 발표했다.
밀가루 반죽은 손에 힘을 빼면 변화된 모양을 그대로 유지하는데 이런 특성을 소성이라고 한다. 소성현상은 철과 같은 금속재료를 두드리거나 굽혀서 물건을 만들 때와 건물과 선박, 다리 등 대형구조물이 안정성을 유지하는데 중요한 역할을 한다.
하지만 금속의 소성변형은 현상이 복잡하고 이를 설명할 수 있는 일관된 이론이 없어 금속재료의 성질을 충분히 이해하고 활용하는 데 어려움이 많다. 새로운 고강도 합금재료 개발에도 많은 실험과 시간이 필요하다.
연구팀은 원자론에 바탕을 두고 다양한 소성변형 현상을 쉽게 풀어낼 수 있는 방법을 찾았다. 지금까지 여러차례 실험을 거쳐야했던 것을 2차원 형태의 지도에서 쌍정현상과 같은 소성변경 현상을 실험이 없이도 미리 예측 가능한 이론을 만들었다. 이 이론은 실제 새로운 합금을 설계할 때 활용할 수 있을 것으로 기대된다.
한편 이번 논문은 포스코-포스텍 철강대학원을 통한 ‘철강 혁신 프로그램’의 지원으로 이뤄졌다.
포항=정재훈기자 jhoon@etnews.com
◇ 용어해설
면심입방구조=입자들이 배열해 결정을 만들 때에는 일정한 규칙에 의해 결정을 형성한다. 이 중 정육면체의 각 꼭지점과 면의 중심에 입자가 오도록 입자들이 배열하는 결정 구조를 면심입방구조라고 한다.
쌍정현상= 소성변형 현상 중 하나로 결정체에 응력을 가했을 때 인접한 결정원자가 어떤 특정한 면, 혹은 축에 대칭으로 위치하는 쌍결정을 형성하는 것. 이것의 형성으로 결정체는 전단 변형을 일으킨다.
