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우리대학 석사과정 대학원생이 형상기억합금인 타이타늄니켈(TiNi)의 경도를 기존보다 2배 이상 높일 수 있는 연구를 제시해 학계 주목을 받고 있다.
그 주인공은 금속공학과 석사과정 김나리(지도교수 고인용)씨. 김씨는 이번 연구 내용을 담은 논문 ‘펄스전류활성 소결법에 의한 나노구조 타이타늄니켈(TiNi)합금제조 및 기계적 특성’을 지난 4월 8·9 양일간 안동대학교에서 열린 한국분말야금학회 2010 춘계학술대회에서 발표해 우수논문상을 수상했다.
‘펄스전류활성 소결법’은 빠른 시간 내에 급속 가열해서 치밀한 소결을 얻는 방법을 의미한다.
신소재공학부 손인진 교수 등이 함께 참여한 이번 연구는 형상기억합금인 TiNi합금의 내구성을 한 단계 끌어 올린 획기적인 방법. TiNi 합금은 형상기억효과, 내부식성과 생체 적합성 등이 우수하기 때문에 현재 치과용 교정 재료로 광범위하게 사용되고 있다.
그러나 기존의 TiNi 합금은 결정립이 커서 경도가 낮기 때문에 내마모성이 좋지 않은 단점이 있었다. 이런 점들을 개선하기 위해 김 연구원 등 전북대 연구진은 결정립의 크기가 100nm이하인 나노구조의 TiNi합금을 ‘펄스전류활성 소결법’으로 제조해 경도를 평가한 결과 기존에 사용하고 있는 TiNi 재료의 경도보다 2배 이상 높았음을 밝혀냈다.
이번 연구를 통해 개발된 나노구조의 TiNi합금은 내구성이 우수해 앞으로 치과용 교정재료 뿐만 아니라 다양한 생체재료, 자동차 부품 및 로봇 재료 등으로 널리 활용될 수 있을 것으로 기대되고 있다.
이에 앞선 지난해 11월 목포대학교에서 열린 나노과학기술 국제학술대회에서도 김씨는 결정립이 조밀한 타이타늄(Ti) 제제와 관련한 연구로 최우수포스터상을 수상하기도 했다.
신소재공학부 고인용, 손인진, 박제신 교수와 공동으로 수행한 이번 연구는 치과용 임플란트나 인체 내 뼈 등 생체 재료와 골프채 헤드 등에 널리 사용되는 타이타늄의 단점을 크게 보완한 연구.
이번 연구를 통해 연구진은 기존의 타이타늄보다 20%이상 값이 싼 TiH2분말을 사용해서 새로운 펄스 전류 활성 소결로 결정립 크기가 100nm이하인 치밀한 타이타늄을 제조했다.
이 신개념의 타이타늄은 현재 국내와 국제 특허를 출원 중에 있으며, 기존에 사용하고 있는 Ti보다 가격이 싸고 경도가 생체재료 등 다양한 공업용 부품재료로 활용될 것으로 기대된다.
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