새로운 초강력 금속은 온도에 상관없이 견고하게 유지됩니다.

포스텍(포항공과대학교) 신소재공학과, 철강대학원, 기계공학과 김형섭 교수 연구팀은 -196°C부터 600°C까지의 극한 온도에서도 강도와 연성을 유지하는 새로운 합금을 개발했습니다. 항공우주 및 자동차 산업계의 주목을 받은 이 연구 결과는 국제 학술지인 ' Materials Research Letters'에 게재되었습니다.

일상생활에서 사용되는 대부분의 금속은 온도 변화에 민감합니다. 금속 문 손잡이는 겨울에는 얼음처럼 차갑고 여름에는 뜨겁게 느껴집니다. 따라서 기존의 금속 소재는 일반적으로 좁은 온도 범위에서만 성능을 발휘하도록 최적화되어 있어, 급격한 온도 변화가 있는 환경에서는 그 효과가 제한적입니다.

이러한 과제를 극복하고자 POSTECH 연구팀은 '하이퍼어댑터(Hyperadaptor)'라는 개념을 도입하고, 이 아이디어를 구현한 니켈 기반 고엔트로피 합금(HEA)을 개발했습니다.

새롭게 개발된 HEA는 -196°C(77K)의 극저온 조건에서 600°C(873K)의 고온 조건에 이르기까지 광범위한 온도 범위에서 거의 일정한 기계적 성능을 보여줍니다. 이러한 놀라운 안정성은 합금 내에 균일하게 분포된 나노스케일 L1₂ 석출물 *2 의 존재에 기인합니다 . 이 미세 입자는 변형을 억제하는 보강재 역할을 하며, 합금의 내부 구조는 온도에 관계없이 일관된 슬립 거동을 통해 응력을 수용합니다.

이 개발은 로켓이나 제트 엔진, 자동차 배기 시스템, 발전소 터빈, 파이프라인 등 갑작스럽거나 극심한 온도 변화가 발생하는 응용 분야에 상당한 가능성을 제공합니다. 이러한 조건에서도 안정적인 성능을 유지하는 이 합금의 능력은 이처럼 까다로운 환경에서 안전성과 효율성을 크게 향상시킬 수 있습니다.

김 교수는 "저희 HEA는 기존 합금의 한계를 뛰어넘어 새로운 차원의 온도 민감성 소재를 제시합니다."라고 말하며, "하이퍼어댑터(Hyperadaptor) 컨셉은 극한 조건에서도 일관된 기계적 거동을 보이는 차세대 소재 개발에 있어 획기적인 진전을 보여줍니다."라고 덧붙였습니다.

본 연구는 과학기술정보통신부 나노·소재기술개발사업과 현대자동차그룹의 지원을 받아 수행되었습니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2025/04/250416135906.htm