극한의 온도 환경에서 기계적 성능을 유지하는 새로운 금속 소재 개발 오늘의 브런치 TIP을 통해 수험생은 각 분야의 최신 연구 동향과 시사 이슈를 접하여 학교 비교과 활동 아이디어를 얻고, 전공 이해도를 높일 수 있으며, 부모님은 우리 아이의 비교과 활동을 적극 조력할 수 있습니다. |
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안녕하세요, 수험피플 여러분! 대입멘토 한수진입니다.
POSTECH(포항공과대학교) 친환경소재대학원 및 신소재공학과 김형섭 교수 연구팀이 극한의 온도 환경에서도 기계적 성능을 안정적으로 유지하는 새로운 금속 소재를 개발하였습니다.
이번에 개발된 소재는 니켈(Ni) 기반의 ‘고엔트로피 합금(High Entropy Alloy, HEA)’으로, 영하 196도(77K)부터 섭씨 600도(873K)까지 넓은 온도 범위에서 뛰어난 강도와 유연성을 동시에 유지하는 것이 특징입니다. 연구팀은 이를 ‘하이퍼어댑터(Hyperadaptor)’ 개념으로 명명하고, 해당 합금이 고온 및 저온 모두에서 일관된 기계적 성능을 제공할 수 있음을 실험적으로 입증하였습니다.
기존 금속 소재들은 대부분 일정 온도 범위 내에서만 최적의 성능을 발휘하도록 설계되어, 급격한 온도 변화가 발생하는 환경에서는 성능 저하가 불가피했습니다. 특히, 겨울철 금속 문고리가 차갑게 느껴지거나 여름철에는 뜨겁게 달궈지는 현상이 그 대표적인 예로, 이는 금속의 열적 민감도에 기인합니다.
이러한 한계를 극복하고자 연구팀은 새로운 나노 구조를 도입하였습니다. 그 핵심은 합금 내부에 고르게 분포된 나노 크기의 L1₂ 석출상입니다. 이 미세한 석출상은 금속이 외부 충격이나 변형을 받을 때 내부 구조의 변형을 막아주는 역할을 하며, 미끄러지듯 움직이는 변형 기작 덕분에 온도에 크게 영향을 받지 않습니다.
이런 특성 덕분에 이번에 개발된 고엔트로피 합금은 다양한 극한 산업 환경에 활용될 수 있을 것으로 기대됩니다. 예를 들어, 급격한 온도 변화가 발생하는 우주 발사체의 로켓, 항공기 엔진, 자동차 엔진 및 배기 시스템, 발전소의 터빈, 고온 고압 파이프라인 등 고신뢰성 금속 소재가 필요한 분야에서 유용하게 적용될 수 있습니다. 기존 소재 대비 내열성, 내한성, 내구성에서 모두 우수한 성능을 보여주는 점에서 산업적 가치가 매우 높습니다.
Q1: 기존 금속 소재는 왜 극한의 온도 변화에서 성능이 저하되었을까요?
Q2: 하이퍼어댑터 개념이 향후 어떤 새로운 소재 개발 전략에 응용될 수 있을까요?
Q3: 고온·저온에서도 성능이 일정한 이 합금이 항공우주 외에 우리 일상생활에서 활용될 수 있는 분야는 어떤 것이 있을까요?
다음 브런치 TIP도 기대해 주세요!😄 |
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오늘의 브런치 TIP A4 출력 양식
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부모님과 수험생이 4월에 꼭 챙겨야 하는 주안점과 각 주안점에서 우리 아이의 변별력을 만들기 위해 필요한 강의를 안내했습니다. |
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회원 강의 39 - 4/1/화
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25-26 대학별 비교 설명회 : 서울대 |
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25-26 대학별 비교 설명회 : 가천대 |
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25-26 대학별 비교 설명회 : 연세대 |
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25-26 대학별 비교 설명회 : 성균관대 |
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