기존보다 빠른 신소재 탐색 가능성 제시

국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’ 게재

금속유리 판별 지표 연구 그림의 모습. [성균관대학교 제공]
금속유리 판별 지표 연구 그림의 모습. [성균관대학교 제공]

[헤럴드경제=정주원 기자] 성균관대 연구진이 금속유리의 형성 가능성을 전기저항 변화만으로 빠르게 판별할 수 있는 새 지표를 개발했다.

성균관대학교는 이동우 기계공학부 교수 연구팀이 얀후이 리우(Yanhui Liu) 중국과학원 교수 연구팀과 공동으로 전기저항을 활용한 금속유리 판별 지표를 제시했다고 밝혔다. 연구 결과는 소재 과학 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스’에 게재됐다.

금속유리는 원자가 규칙적으로 배열된 일반 금속과 달리 유리처럼 불규칙한 구조를 가진 합금이다. 강도와 내마모성이 높고 복잡한 형태로 정밀 성형할 수 있어 로봇 부품, 우주항공 소재, 의료기기 등에 활용 가능성이 크다.

연구팀은 합금 내부 구조가 바뀔 때 나타나는 전기저항 변화에 주목했다. 서로 다른 조성의 박막 합금 라이브러리를 제작한 뒤 약 3500개 합금 조성을 대상으로 열처리 실험을 진행했다.

실험 결과 유리 형성 능력이 높은 합금은 열처리 과정에서 결정 구조가 형성돼도 전기저항이 많이 감소하지 않았다. 반면 금속유리 구조를 유지하지 못하고 쉽게 결정질 금속으로 변하는 합금은 전기저항이 큰 폭으로 떨어졌다.

전기저항 측정에는 조성 하나당 수초가 걸려 기존 분석 방식보다 소재 판별 속도를 크게 높일 수 있다. 별도의 복잡한 미세 가공이나 고가 장비 없이도 여러 합금 조성의 특성을 한꺼번에 비교할 수 있다는 점도 특징이다.

연구팀은 해당 지표가 박막 형태뿐 아니라 산업 현장에서 활용되는 리본 형태의 금속 소재에도 적용된다는 점을 확인했다. 이동우 교수는 “전기저항 변화는 원자 배열의 무질서와 나노 결정화 과정을 빠르게 확인할 수 있는 지표”라며 “다성분계 합금에서 새로운 벌크 금속유리 소재를 찾는 데 활용될 수 있을 것”이라고 말했다.


jookapooka@heraldcorp.com