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영남대팀, 고강도 세라믹 제조 新기술 개발 N

No.1961624
  • 작성자 통합관리자
  • 등록일 : 2015.02.25 00:00
  • 조회수 : 10234
기존 공정 대비 비용·시간 대폭 절감, 인공뼈, 세라믹칼 등 대량생산 용이
금속재료 분야 세계 최고 권위지 ‘스크립타 머티리얼리아’ 최신호 게재
美·日·中 등 세계 최고 수준 대학 및 연구진과 공동 연구 결실 이뤄
[2015-2-25]
 
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<고강도 세라믹 최적화 제조 신기술을 개발한 영남대 연구팀(왼쪽부터 기계공학부 변찬, 이동연 교수)>
 
 영남대 연구팀이 인공뼈나 칼 등에 사용되는 세계 최고 수준의 고강도 세라믹 제품을 제조할 수 있는 최적화 신(新)기술을 개발했다.
 
 일본의 ‘세라믹 칼’로 유명한 고강도 소재인 세라믹 제품 제조에 사용 가능한 ‘방전 플라즈마 소결 최적화 기술’을 개발한 것. 소결이란 가루 또는 가루를 어떤 형상으로 압축한 것을 녹는점 이하의 온도로 가열했을 때, 가루가 녹으면서 서로 밀착해 엉기어 굳는 현상을 말한다. 영남대 연구팀이 개발한 방전 플라즈마 소결 기술은 분말 재료에 압력과 저전압 및 대전류를 가해 고품질의 소결체를 단시간에 얻는 방법이다.
 
 기계공학부 이동연 교수(39)와 변찬 교수(30), 신소재공학부 한영환 교수(58)를 비롯해 일본 지바대 카케가와(Kakegawa) 교수 등이 참가해 국제 협력 연구로 진행된 이번 연구결과는 ‘탄화규소(Silicon Carbide) 금형의 방전 플라즈마 소결의 전산 모사(Numerical study of a SiC mould subjected to a spark plasma sintering process)’라는 제목으로 금속 재료분야 세계 최고수준의 학술지인 <스크립타 머티리얼리아(Scripta materialia), 저널인용보고서[Journal Citation Report(JCR)] 상위 2.7%> 2015년 2월호(Vol.96)에 게재됐다.
 
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 기존의 금형 재료로 사용된 흑연(Graphite)은 기계적인 강성이 작고, 진공 환경을 요구하며 고온에 쉽게 타는 특성이 있다. 이에 최근에는 일반 대기 중에 사용 가능하고 고온에 강하며 다이아몬드 다음으로 강도가 높은 재료인 탄화규소를 활용한다. 하지만 탄화규소의 경우에는 재료의 취성(외부에서 힘을 받았을 때, 변형을 일으키지 않고 파괴되는 현상)으로 인해 공정 조건이 까다롭고, 비용이 많이 드는 단점이 있었다. 영남대 연구팀이 이번 연구에서 탄화규소 소결 전, 소결체의 온도 분포 및 단위 면적당 힘의 분포를 시뮬레이션하고 실험 결과를 비교 분석해 최적의 공정 조건을 확립한 것이다. 이번 연구결과는 기존 탄화규소 소결 시 발생한 시행착오를 줄임으로써 비용과 시간을 대폭 절감하고 대량 생산을 용이하게 한 것으로 평가된다.
 
 이번 연구를 주도한 이동연 교수는 “원자현미경과 같은 나노 장비의 최적 설계 및 개발, 고품질의 나노 세라믹 재료 제조 및 물성 평가 연구를 주로 하고 있다”며 “미국 캘리포니아대학교 데이비스캠퍼스(UC Davis), 중국 국립 닝보재료기술공업대(Ningbo Institute of Materials Technology & Engineering, Chinese Academy of Sciences) 등과 함께 융합연구를 진행하는 등 세계적인 수준의 연구진들과 공동 연구를 계속해 나갈 것”이라고 연구계획을 밝혔다.
 
 한편, 이동연 교수는 한국과학기술원(KAIST)에서 기계공학 박사학위를 취득하고 2008년 9월부터 영남대 교수로 재직 중이다. 현재까지 40여 편의 SCI급 논문을 발표하고, 11건의 특허를 등록 및 출원했다. 특히, 이 교수는 지난해 9월부터 올해 2월까지 6개월이라는 짧은 기간 동안 11편의 SCI급 논문을 발표하는 등 탁월한 연구력을 보여주고 있다.
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