KPI뉴스 - 포스텍 연구팀, '역방향 기울기 설계'로 미세조직 차폐 효과 규명

  • 흐림금산12.6℃
  • 비창원13.8℃
  • 흐림봉화10.2℃
  • 흐림홍천10.2℃
  • 흐림북강릉10.0℃
  • 흐림장흥14.9℃
  • 흐림통영15.0℃
  • 비부산15.0℃
  • 흐림북창원13.9℃
  • 비안동11.4℃
  • 흐림밀양13.5℃
  • 흐림순천13.9℃
  • 흐림부안15.0℃
  • 흐림영덕11.7℃
  • 흐림상주10.6℃
  • 흐림전주15.2℃
  • 흐림북부산14.4℃
  • 흐림양평11.1℃
  • 흐림구미11.4℃
  • 흐림양산시13.8℃
  • 흐림원주11.0℃
  • 흐림이천10.8℃
  • 흐림충주11.3℃
  • 흐림서청주11.3℃
  • 흐림해남15.5℃
  • 흐림고산16.5℃
  • 흐림임실14.1℃
  • 흐림영천11.7℃
  • 흐림의성11.7℃
  • 흐림영광군14.6℃
  • 비북춘천10.3℃
  • 흐림남해13.7℃
  • 흐림대구12.4℃
  • 비홍성12.0℃
  • 구름많음서산11.9℃
  • 흐림김해시13.6℃
  • 흐림성산16.9℃
  • 흐림군산14.8℃
  • 흐림진도군15.2℃
  • 흐림부여12.6℃
  • 흐림강화12.0℃
  • 흐림울진11.6℃
  • 흐림동해11.2℃
  • 흐림남원14.2℃
  • 비청주11.8℃
  • 흐림보령15.2℃
  • 흐림고흥15.1℃
  • 흐림강진군15.0℃
  • 비울릉도12.5℃
  • 흐림광주15.1℃
  • 흐림거제14.9℃
  • 흐림광양시14.5℃
  • 흐림제천10.0℃
  • 흐림속초11.7℃
  • 흐림춘천10.3℃
  • 비제주17.5℃
  • 흐림산청12.7℃
  • 흐림대전12.6℃
  • 흐림강릉10.9℃
  • 흐림진주13.3℃
  • 흐림완도15.2℃
  • 비인천11.4℃
  • 비포항12.3℃
  • 흐림파주12.0℃
  • 흐림문경10.8℃
  • 흐림고창군14.9℃
  • 구름많음수원11.5℃
  • 비흑산도14.9℃
  • 흐림영월10.1℃
  • 흐림영주10.7℃
  • 비서울11.0℃
  • 흐림추풍령9.8℃
  • 흐림거창12.6℃
  • 흐림보성군14.4℃
  • 흐림보은10.8℃
  • 비서귀포17.5℃
  • 흐림경주시11.8℃
  • 흐림천안11.5℃
  • 흐림정선군9.6℃
  • 비울산12.2℃
  • 흐림인제9.8℃
  • 비목포15.3℃
  • 구름많음백령도13.1℃
  • 흐림장수13.3℃
  • 흐림청송군10.8℃
  • 흐림의령군12.5℃
  • 흐림태백7.5℃
  • 흐림합천12.8℃
  • 비여수15.4℃
  • 흐림정읍15.1℃
  • 흐림고창15.0℃
  • 흐림대관령6.3℃
  • 흐림철원11.4℃
  • 흐림함양군12.8℃
  • 흐림순창군14.5℃
  • 흐림세종11.9℃
  • 흐림동두천11.8℃

포스텍 연구팀, '역방향 기울기 설계'로 미세조직 차폐 효과 규명

장영태 기자 Google구글에서 선호하는 출처로 추가
기사승인 : 2026-07-27 09:47:33
'높은 강도·수소취성 저항성', 동시 확보하는 데 성공
'수소도 못 뚫는 신소재'…연구팀, 수소구조재 설계 새 방향 제시
극한 환경에서 사용되는 고강도 구조재 개발에 폭넓게 활용될 것 기대

포스텍은 친환경소재대학원·신소재공학과 김형섭 교수, 친환경소재대학원 박사과정 김래언 씨 연구팀이 금속 미세조직을 거꾸로 설계하는 '역방향 기울기 구조'를 개발해 높은 강도와 수소취성 저항성을 동시에 확보하는 데 성공했다고 27일 밝혔다.

 

▲ 포스텍 친환경소재대학원·신소재공학과 김형섭 교수, 포스텍 친환경소재대학원 박사과정 김래언 씨. [포스텍 제공]

 

이번 연구는 부식 공학 분야 국제 학술지 'Corrosion Science'에 게재됐다.

 

금속은 강도를 높이면 높일수록 수소 앞에서 더 쉽게 부서지는 성질을 갖고 있다. 이른바 '수소취성'이다. 수소가 대표적인 친환경 에너지원으로 주목받는 지금, 이 딜레마는 수소경제로 가는 길을 막는 가장 큰 걸림돌이었다.

 

수소 저장탱크와 배관, 연료전지 같은 인프라를 지으려면 튼튼하면서도 수소에 잘 견디는 금속이 필요하기 때문이다.

 

이 딜레마를 포스텍 연구팀이 깼다. 연구팀은 금속 내부 구조 순서를 통째로 뒤집었다. 이를 '역방향 기울기 구조'라 이름 붙였고 이 구조를 적용한 고엔트로피 합금에서 강도와 수소취성 저항성을 동시에 확보하는 데 성공했다.

 

금속 표면을 단단하게, 내부는 상대적으로 부드럽게 설계하는 기존 정석을 뒤집고 연구팀은 표면에는 수소에 강한 '재결정 조직'을 내부에는 강도를 끌어올리는 '냉간압연 조직'을 배치했다. 겉은 수소를 막아내는 역할을, 속은 힘을 내는 역할을 나눠 맡긴 셈이다.

 

이 설계의 핵심은 '구조적 차폐'라는 개념이다. 수소에 강한 표면층이 외부 환경을 먼저 견뎌내면서 안쪽 고강도 조직에는 수소가 닿지 못하도록 막아준다. 별도 코팅이나 보호막을 덧씌우는 방식이 아니라 금속 내부 미세조직의 배열 순서를 바꿔서 수소의 침투를 줄였다.

 

특히 강도와 함께 잘 늘어나는 성질인 연성까지 같이 좋아졌다.

 

▲ 수소 취성 저항성을 위한 역방향 기울기 미세구조 전략에 대한 모식도. [포스텍 제공]

 

실제 실험 결과, 연구팀이 개발한 합금은 일반 열처리 합금보다 항복강도가 약 2.4배 높았다. 그런데도 수소를 주입한 뒤 나타나는 연성 감소 폭은 기존 합금과 거의 차이가 없었다. 강도는 훌쩍 뛰었는데 수소취성이라는 약점은 늘어나지 않은 것이다.

 

이번 연구는 표면 코팅이나 복잡한 후처리 공정 없이도 미세조직의 배열 순서를 바꾸는 설계만으로 수소취성을 줄일 수 있다는 원리를 처음으로 보여줬다.

 

이 원리는 수소 저장탱크와 배관, 연료전지 등 수소경제 인프라뿐 아니라 극한 환경에서 쓰이는 고강도 구조재 개발에도 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.

 

김형섭 교수는 "표면 코팅에 의존해 온 기존 수소취화 대응을 넘어 미세조직 자체가 능동적으로 수소를 차폐하는 새로운 설계 원리를 제시한 데 의의가 있다"며 "수소 저장·운송용 차세대 합금 설계에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다.

 

KPI뉴스 / 장영태 기자 3678jyt@kpinews.kr

 

[저작권자ⓒ KPI뉴스. 무단전재-재배포 금지]