교육/연구
신소재공학과 박준식 교수 연구팀, 1300도 고온 견디는 내산화 금속나노결정 코팅층 제조 기술 개발
작성자기획과 조회수316 등록일2025-09-04
- 초고온 금속분야 코팅부분에서 최초 나노 결정립 코팅층 제조
□ 우리 대학 신소재공학과 박준식 교수 연구팀이 최근 1300도의 고온에서 안정적인 초고온 고엔트로피 소재의 나노 결정립 코팅 기술을 개발했다고 밝혔다.
○ 초고온 소재에 관한 연구는 전투기와 유도탄의 엔진소재 뿐 아니라 우주산업의 발사체 분야에서 매우 중요한 핵심 소재 기술이다.
○ 박준식 교수 연구팀(주저자 오정석 대학원생)은 최근 개발된 고온에서 사용할 수 있는 고융점 소재의 하나인 TiTaNbMoZr 하이엔트로피 합금을 모재로 이중 코팅을 시도하여 3차원 실리콘/보론 확산코팅을 진행했고, 나노 결정립으로 이루어진 코팅층을 개발했다.
○ 나노 결정립의 코팅층은 고온에서 가장 안정하다고 알려진 3개의 상(실리콘 화합물, 보론 화합물 및 실리콘 보론 화합물)으로 구성됐고, 1300도의 대기 중에 노출하였을 때 얇은 산화막을 가지는 탁월한 안정성을 보였다.
○ 실험 결과, 최소 1300도의 고온에서 최소 20시간 이상의 안정적인 코팅층을 유지함으로써 향후 고온소재로 이루어진 고온부품의 코팅 설계 등에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
○ 본 연구에는 국립한밭대 오정석, 박지니, 김선진, 최지성 학생과 세종대 홍성환 교수 그리고 한국생산기술연구원의 신재홍, 김택수 박사가 조직분석과 반응계산, 계면디자인 설계에 참여하여 우수한 결과를 도출했다.
□ 박준식 교수는 “3년 이상 해당 고온 합금에 다양한 방법으로 시행착오를 거치며 코팅을 수행한 결과, 우연찮게 고온에서 매우 안정한 나노 결정립으로 이루어진 코팅층을 얻을 수 있었다”며,
○ “이는 고엔트로피 합금에서 각 원소가 갖는 고유한 성질을 칵테일처럼 섞었을 때, 평균적 성질이 아니라 예상하기 어려운 상승효과(synergy)가 나타난 현상으로 사료된다”고 밝혔다.
□ 본 연구 논문은 소재분야 상위수준의 논문인 SCI급 국제학술지 Journal of Materials Research and Technology(JMR&T)에 지난 30일 게재됐다(https://doi.org/10.1016/j.jmrt.2025.08.263).