지난 2월 5일 김낙준(소재)·김한수 교수팀과 철강대학원 박사과정 김상헌 연구팀이 금속 간의 화합물을 이용해 강도와 연성이 뛰어나고 가벼운 저비중강을 개발했다고 밝혔다. 이 소재는 티타늄과 비강도는 비슷하면서 훨씬 가볍고 변형이 쉬워 소재 비용이 10분의 1에 불과하다. 이번 연구는 포스코의 ‘철강혁신프로그램’의 지원으로 수행된 것으로 현재는 국제특허 출원을 마친 상태고, 대량생산 가능성 여부를 타진하기 위해 시험생산을 앞둔 상태다.
현재 자동차 제조사들은 고연비 등을 이유로 차체 경량화에 나서고 있다. 따라서 경량 합금의 사용을 늘리면서, 철에 알루미늄을 합금화해 강도도 높이기 위한 노력을 하고 있다. 하지만 비중을 줄이기 위해 철강 속에 알루미늄의 양을 늘리면, 금속간화합물이 생겨나 변형 시에 철강이 오히려 부러지기 쉬워진다는 문제점을 가지고 있는 것.
연구팀은 이런 금속간화합물을 아예 부러지지 않을 정도의 작은 크기로 만들어 외부에서 힘을 가했을 때 합금 속 전위들의 움직임을 멈출 스토퍼(stopper)로서의 기능을 하는 방법을 고안했다. 추가로 철강의 일반적인 열처리 온도보다 상대적으로 저온에서 생겨나는 금속간화합물을 니켈을 이용, 온도를 조절해 금속간화합물의 크기를 수십~수백 나노미터로 줄이고 그 분포도 고르게 만들 수 있는 아이디어도 이용됐다.
연구팀은 “이 소재가 자동차용 강재로 사용될 경우 차체가 경량화돼 연비가 높아지고 배기가스를 줄일 수 있을 뿐 아니라 우수한 강도로 승차자의 안전성까지 높일 수 있는 새로운 미래형 자동차의 개발도 기대할 수 있다”라고 전망했다. 김한수 교수는 “기존 설비를 활용해 이번 소재를 만들 수 있어 별도의 설비투자를 하지 않아도 되는 장점이 있다”며 “이번 합금 설계 개념을 응용하면 또 다른 합금 개발도 가능할 것”이라고 밝혔다.