[시흥=뉴시스] 박석희 기자 = 기존 상용 제품보다 내마모성이 10배 뛰어나고 원가 부담은 낮춘 차세대 타이타늄 합금의 작동 원리가 국내 연구진에 의해 밝혀졌다.

한국공학대학교는 신소재공학과 이승준 교수 연구팀이 현대자동차, 국립순천대학교와 공동으로 차세대 베타(β) 타이타늄 합금 'Ti-12Mo-1Fe'의 내마모 메커니즘을 규명했다고 30일 밝혔다.

타이타늄 합금은 경량성이 우수해 자동차와 항공우주, 의료기기 등에 폭넓게 쓰인다. 하지만 흔히 쓰이는 기존 상용 합금(Ti-6Al-4V)은 가격이 비싼 바나듐(V)을 사용하는 데다, 반복적인 마찰에 마모가 빠르다는 단점이 있었다.

연구팀은 고가의 바나듐 대신 몰리브덴(Mo)과 철(Fe)을 합성한 ‘Ti-12Mo-1Fe’ 합금을 개발하고 마찰·마모 특성을 정밀 분석했다. 800m 마찰 시험 결과, 신합금의 마모율은 기존 상용 합금 대비 약 10분의 1 수준으로 줄어든 것으로 나타났다.

전자현미경 분석 결과 기존 합금은 마찰 응력이 내부 깊이 전달돼 표면이 쉽게 깎여 나갔으나, 신합금은 마찰 응력을 균일하게 분산시키며 표면에 얇고 단단한 고밀도 변형층과 접착 패치를 형성해 내부 손상을 억제했다.

이승준 교수는 "미세조직 변형을 제어해 합금의 마찰 특성을 향상시키는 새로운 설계 원리를 제시했다"며 "가격 경쟁력과 내구성을 갖춰 자동차 구동계, 항공기 착륙장치, 생체 임플란트 등 다양한 분야에 활용될 것으로 전망한다"고 말했다.

이번 연구 결과는 기계공학 분야 국제 학술지 '트라이볼로지 인터내셔널(Tribology International, IF 7.6)' 2027년 2월호에 게재될 예정이다.


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