[파이낸셜뉴스] 국립부경대학교가 한국형 핵융합로의 구조재료에 대한 핵심적인 성능검증 평가체계 구축에 나서 주목된다. 부경대는 과학기술정보통신부 주관 2022년 핵융합선도기술개발사업에 선정돼 ‘핵융합 재료 이온조사 시험 및 평가 체계 구축’ 연구과제를 수행한다고 26일 밝혔다. 연구를 총괄 주관하는 부경대를 비롯해 울산대, (재)한국원자력연구원, 국민대, 한양대 등이 개별 연구개발과제를 주관하는 방식으로 수행한다. 이달부터 오는 2026년 12월까지 정부지원금 57억원이 이 연구과제에 투입된다. 연구의 최종 목표는 핵융합 발전에 사용되는 핵융합로 핵심부품의 구조재료인 저방사화 페라이트/마르텐사이트(RAFM) 강에 대한 중성자 및 이온빔 조사(照射)시험 체계를 국내 자체 기술로 구축하는 것이다. 현재 우리나라에서도 핵융합로 설계를 위한 한국형 RAFM 강이 개발돼 다양한 특성 평가가 수행되고 있는데, 특히 중성자 및 이온빔 조사시험과 재료물성 데이터베이스 구축이 필수적인 상황이다. 따라서 부경대가 저방사화 구조재료 및 용접접합재료의 이온 조사시험 기술개발 및 시험평가 체계구축에 나서는 것을 비롯해 울산대는 핵융합 구조재료의 중성자 조사와 이온조사의 의한 미세구조 및 기계적 특성 변화 시험법을 개발한다. 한국원자력연구원은 핵융합 구조재료 시험 및 평가를 위한 중이온 가속기 기반 고에너지 이온빔 조사실 고도화 및 운전안정성을 확보하고, 국민대와 한양대는 핵융합 구조재료의 이온빔 조사 손상에 대한 다차원 시뮬레이션 및 결함 생성 분석·예측 기술을 각각 개발할 계획이다. 부경대 노상훈 연구책임교수는 "이번 연구과제를 통해 고도화된 시험 시설과 체계를 확보해 핵융합 재료의 연구개발에 직접적으로 활용하고, 국내 핵융합 재료 기술 발전과 극한환경 재료 분야의 국제경쟁력 확보에 기여할 수 있을 것으로 기대한다”라고 밝혔다. bsk730@fnnews.com 권병석 기자

[파이낸셜뉴스] 국민대학교는 창의공과대학 신소재공학과 박사과정 서동일 학생( 사진)이 SCI급 국제 학술지인 Corrosion Science와 Journal of The Electrochemical Society에 연이어 제1저자로 참여해 논문을 게재했다고 17일 밝혔다. 높은 강도에 비해 가벼운 무게를 지니며 우수한 내식성을 가진 타이타늄 합금은 우주항공, 해양 구조물, 생체재료와 같은 많은 산업분야에 사용되고 있다. 기존 절삭가공으로 제조하는 타이타늄 합금을 적층가공(3D Printing) 공법으로 제조하면, 기존의 절삭가공으로 사용되는 타이타늄 재료의 양을 20분의 1까지 감소시킬 수 있는 장점이 있다. 그러나 내식성 방면에서는 더 우수하다는 정확한 결론이 아직은 없는 상황이다. 서동일 학생이 Corrosion science 에 개제한 논문에는 적층가공한 합금이 제조시 급속한 냉각에 의해 발생하는 침상구조인 ※마르텐사이트 α′상 때문에 내식성 감소가 발생한다는 사실을 확인했으며 이에 대한 원인을 부동태 피막 특성과 연관시켜 설명했다. 또 Journal of The Electrochemical Society 논문에서는 3D Printing 제조 시 생성된 마르텐사이트 α′상에 따른 내식성의 감소를 줄이기 위해 다양한 열처리를 이용해 적층가공된 합금의 내식성을 측정하였다. 합금의 내식성 감소의 원인은 마르텐사이트 α′상 이외에도 시효에 따른 석출물 또한 영향을 주는데, 이 논문에서는 650 ~750 ℃ 에서 급냉하면 α′상과 석출물의 생성을 동시에 억제해 3D Printing Ti-6Al-4V 타이타늄 합금의 내식성 감소를 막을 수 있다는 사실을 발표하였다. hoya0222@fnnews.com 김동호 기자

[파이낸셜뉴스] 국제 공동연구진이 '블루 페이즈(blue phase)' 액정을 가지고 온도 변화에 따라 물질의 성질이 변하는 원리를 밝혀냈다. 연구진은 이를 이용해 신체접촉 센서 등의 개발에 응용이 가능할 것으로 보고 있다. 한국원자력연구원은 양자빔물질과학연구부 진형민 박사가 해외 공동연구를 통해 '블루페이즈' 액정에서 물질의 성질이 변하는 상전이 현상이 '마르텐사이트 상전이' 현상과 유사하다는 사실을 발견했다고 공개했다. 이전까지는 원자결정에서만 마르텐사이트 상전이 현상이 보고됐지만, 이번 연구로 일반 원자결정 대비 1000배가 넘는 크기의 연성결정에서도 동일한 현상이 발생한다는 사실을 밝혀냈다. 진형민 박사는 이번 연구 결과가 원리 발견이라는 학술적 성과를 넘어 관련 산업에서 부가가치를 끌어낼 수 있을 것으로 보고 있다. 블루페이즈 액정은 전기장에 대한 매우 빠른 반응속도를 가지고 있어, 차세대 디스플레이나 액정 레이저, 스마트 센서 등의 원천 기술 개발에 활용 가능하다. 연구진은 반사형 컬러 디스플레이나 자유자재로 색변환이 가능한 스마트 피부 등 차세대 광학 소재 산업 고도화의 실마리를 제공할 것으로 전망하고 있다. 블루 페이즈 액정은 초고속으로 응답 하는 특성이 있으며 상용화된 네마틱 액정보다 공정이 단순해 생산 효율을 높일 수 있는 액정 재료다. 블루페이즈는 온도를 변화시키면 순간적으로 고체나 액체로 변하는데 이 현상의 원리에 대해서는 알려진 바가 없었다. 흔히 대장장이들이 불에 달군 철을 망치로 두드리고 찬물에 식히는 과정을 거치며 철제 무기를 단련한다. 이때 달궈진 철을 물에 넣어 급속도로 냉각시키면 '마르텐사이트'라고 불리는 매우 단단한 조직으로 변하는데 이 현상을 '마르텐사이트 상전이'라 부른다. 연구팀은 블루페이즈 온도를 43℃에서 40.7℃로 낮출 때 순간적인 상전이가 일어난다는 것에 주목했다. 이번 발견은 산란 기술을 활용해 액정의 상전이를 실시간으로 관찰할 수 있었기 때문에 가능했다. 연구진은 공명 연 엑스선 산란 기술을 통해 온도를 변화시키며 발생하는 블루페이즈 액정의 상전이를 실시간으로 관찰했다. 산란 패턴을 분석한 결과 블루페이즈 액정의 상전이 과정이 원자결정에서 관찰되는 마르텐사이트 변이와 유사하다는 것을 발견할 수 있었다. '산란'은 중성자 혹은 엑스선과 같은 입자빔을 물질 내에 조사할 경우 물질 내부의 원자핵 또는 전자와 반응하면서 그 궤적이 휘거나 흩어지는 현상을 의미하는데, 이를 정밀하게 관찰하면 물질의 내부구조를 알 수 있다. 특히 연성결정과 같이 액체와 유사한 특성을 가지는 물질은 흔히 쓰이는 전자 현미경을 이용해 내부구조를 관찰하기 어렵다. 하지만 산란 기술을 이용하면 액체의 특성을 가지더라도'실시간'으로 분석이 가능하기 때문에 이러한 물질 구조의 변화 과정을 쉽게 관찰할 수 있다. 연구를 주도한 진형민 박사는 "앞으로도 연구원의 첨단 중성자 및 엑스선 산란시설을 활용해 관련 연구를 계속해나갈 것이며, 이를 기반으로 차세대 분자기반 소자들을 개발해 나갈 계획"이라는 포부를 밝혔다. 한편, 진형민 박사와 미국 시카고대학교 폴 닐리 교수, 후안 드 파블로 교수, 리샤오 박사 등이 참여해 진행한 연구결과는 세계적 학술지 사이언스의 자매지인 '사이언스 어드밴시스'에 3월 27일자 온라인판에 게재됐다. monarch@fnnews.com 김만기 기자

임용희 ㈜신화에스티 대표이사(가운데)가 공장을 방문, 직원들과 함께 현장의 생산제품을 살펴보고 있다. 【 대구=김장욱 기자】"최첨단 금형 융합기술을 선도, 글로벌 자동차 시장 문을 두드린다" 최근 기업들이 에너지 부족 및 환경오염 문제를 해결하기 위해 다양한 시도를 하는 가운데 자동차 업계도 연료 효율성을 높이기 위한 방안 중 하나로 차량 경량화 열풍이 거세게 불고 있다. 특히 대구의 주력산업인 자동차 부품분야 한 기업이 지속적인 연구개발(R&D)에 대한 투자를 통해 자동차 금형 관련 대표 뿌리기업으로 급성장해 주목받고 있다. 올해 '대구시 스타기업'으로 선정된 ㈜신화에스티다. ■차량 경량화 핵심기술로 관련업계 선도 차량 경량화와 관련, 가장 유망한 기술인 초고강도 부품 성형용 열간성형(Hot Stamping) 금형기술의 경쟁력 확보는 각국의 연비 및 CO2 규제 강화에 대응하기 위해 필수적으로 선행돼야 하고 이미 각국 주요 주문자상표부착생산(OEM)을 중심으로 관련 부품의 적용 사례가 급격히 증가하는 추세다. 지난 1995년 설립된 신화에스티의 대표적인 기술력은 '열간성형' 공법이다. 열간성형 기술은 경화능이 높은 보론강을 900~950℃의 오스테나이트 영역으로 가열한 후 빠르게 프레스로 이송시켜 내부에 물이 순환하는 구조의 금형에 의해 성형과 동시에 담금질을 함으로써 종전의 일반적인 프레스 공정을 거친 제품보다 약 3배 이상 고강도의 자동차 부품을 생산하는 기술이다. 가열, 냉각, 오스테나이트에서 마르텐사이트로의 상변태에 따른 소재의 치수 변화를 예측, 정밀하게 설계·제조해야 하는 등 기술의 난이도가 매우 높다. 최근 차량 경량화 추세에 따라 관련 부품의 사용 역시 급증하고 있다. 신화에스티의 오랜 기간 축적된 자체 기술력에 따른 노하우는 매출과 고용 부문에서도 고스란히 드러난다. 2014년도 기준으로 전년대비 매출액 70% 이상 고속성장했으며 신규고용 창출도 16.7% 증대, 지역 일자리 창출부분에서도 큰 기여를 하고 있다는 평가를 받고 있다. 또 ISO9001, ISO14001, SQ인증서를 비롯해 총 11개의 산업재산권에 대한 특허를 획득, 관련업계의 기술 고도화도 함께 선도해 가고 있다. ■신사업 추진 신화에스티는 지금까지 축적된 금형 제조기술 노하우를 바탕으로 끊임없는 혁신금형 제조기술개발을 통해 새로운 성장엔진 마련에도 심혈을 기울이고 있다. 바로 로봇기기 개발을 통한 관련 제품 양산을 추진하고 있는 것. 로봇기기 개발은 기존 수작업으로 이뤄지고 있는 단순하고 위험요소가 많은 금형 홀 가공 공정의 단점을 극복하기 위한 전용로봇 및 제어기술이다. 다자유도의 임의 자세 및 위치를 갖는 홀 가공을 목적으로 하는 작업이 가능한 로봇시스템과 컴퓨터지원설계(CAD) 데이터의 자동해석과 이를 활용한 작업경로 생성기술로서, 이런 새로운 성장동력에 대한 과감한 시도는 앞으로 신화에스티의 성장에 날개를 달아줄 것으로 기대된다. 신화에스티의 투자는 단순히 기술개발에만 국한시키지 않는다. 새로운 성장엔진을 원활하게 장착할 인프라 구축도 곧 결실을 맺을 전망이다. 올해 대구국가산업단지 내 약 1만9800㎡(6000평) 규모의 부지 매입을 이미 완료, 오는 2017년 신규공장을 착공할 계획다. 또 열간성형의 핵심 생산설비인 멀티 가열로 및 자동화 스마트공장 시스템 구축 등 설비 투자도 동시에 진행 중이다. 임용희 대표는 "지난 20여년간 자동차 금형이라는 한 길만을 바라보고 열심히 걸어왔다"며 "최첨단 금형 융합기술의 선도기업이라는 자부심에 걸맞게 글로벌 자동차 시장에 대한 경쟁력 확보를 통한 한국 자동차의 세계화에 기여할 것"이라고 강조했다. gimju@fnnews.com