경상국립대학교(GNU) 공과대학 나노신소재융합공학과 김정기·남태현 교수 연구팀은 최근 포항공과대학교 김형섭 교수, 한국재료연구원 이동준 박사 연구팀과 공동으로 적층제조 기술을 활용해 형상기억 타이타늄합금 내에 선택적인 상변태 현상을 구현하는 데에 성공했다고 28일 밝혔다.

기존 형상기억 타이타늄 합금에서의 상변태는 결정립계를 중심으로 발생해 특정 위치에서의 제어가 어렵다는 한계가 있었다. 이 한계점을 해결하기 위해 김정기, 남태현 교수팀은 세계 최초로 기지와 정합성이 높은 석출물을 적층제조 기술에 이용해 분산시켜 기지-석출물 계면에서 선택적으로 상변태를 일으키는 데에 성공했다.

연구는 경상국립대학교 공과대학 나노신소재융합공학과 석사과정 이유경 씨(지도교수 김정기)를 포함해 11명의 적층제조 및 소재 분야 전문가가 참여해 2021년부터 연구해온 결과다.

논문은 공학(제조) 분야 1위 저널인 '애디티브 매뉴팩처링(Additive Manufacturing)'(IF=10.998, JCR 상위 1%) 2022년도 10월호에 '직접용융증착법 기반 실시간 합금화된 불균일 미세조직 Ti-Nb-Zr-Sn 합금의 상변태 거동(Transformation-induced plasticity in the heterogeneous microstructured Ti-Zr-Nb-Sn alloy via in-situ alloying with directed energy deposition)'이라는 제목으로 게재된다.

이번 연구를 주도한 김정기 교수는 "이 연구는 금속 적층제조 공정을 활용해 금속 부품 내의 선택적인 변형을 유발할 수 있는 것을 밝힌 최초의 결과"라며 "앞으로 특정 위치에 형상기억 특성을 유발하거나 구조적으로 불안정한 위치에 상변태 강화현상을 유발하여 안정성을 높이는 등 적층제조를 활용한 다양한 응용연구가 진행될 가능성을 보인 데 큰 의미가 있다"고 말했다.

이 연구는 한국연구재단이 주관하는 기초연구실지원사업의 지원으로 수행됐다.