▲ 한밭대학교 신소재공학과 박준식 교수.

국립 한밭대학교(총장 오용준)는 신소재공학과 박준식 교수가 최근 초고온 하이엔트로피 소재의 내산화 내삭마 코팅기술을 개발했다고 4일 밝혔다.

전 세계적으로 초고온 소재는 전투기와 미사일의 엔진 소재 뿐 아니라 우주산업의 발사체 분야에서 지속적으로 연구되고 있는 분야이다.

특히 엔진 소재 분야는 소재의 선정이 엔진의 온도, 즉 발사체의 속도와 연료효율성 등에 매우 중요한 문제이기 때문에 미국과 일본, 유럽 등에서 꾸준히 개발되는 주제이다.

선진국에서는 기존 발사체의 엔진 등에 사용되던 초내열합금 보다 높은 온도의 금속 소재를 찾고자 노력해 왔고, 고온용 합금으로 융점이 2500도 이상인 Mo 혹은 Nb 기지의 소재를 후보군으로 찾았으나, 최근 고융점의 내화 금속(Refractory metals)을 다량으로 균등 첨가하는 하이엔트로피 합금(High entropy alloy)이 개발되어 이 소재를 고온용 소재로 사용하고자 하는 시도가 늘고 있다.

하지만, 이러한 고온용 합금은 내산화성이 매우 낮아 400~800도 이상의 온도에서 대기 중에 노출되면, 산화되어 산화물이 승화되는 특성이 나타나므로 원래 부품의 형상을 유지할 수 없고 부품이 소실되거나 손실 변형되는 치명적인 단점이 있다.

박준식 교수는 그동안 고온소재의 개발과 더불어 고온에서 사용할 수 있는 코팅을 개발해 왔는데 고온에서 사용할 수 있는 고융점의 집합체인 AlMo0.5NbTa0.5TiZr 하이엔트로피 합금을 모재로 선정하여 이를 고온에서 사용할 수 있도록 확산코팅으로 silicide 내산화 내삭마 코팅을 진행했고, 코팅모델과 더불어 1300도에서도 우수한 내산화성을 갖는 확산 코팅층을 개발하여 이를 인정받았다.

이번 연구에는 황철홍, 오정석 대학원생, 키란신대 연구교수, 그리고 같은 학과의 정중희, 이상엽 교수가 함께 참여해 계면 디자인과 분석을 수행했다.

박 교수의 이번 연구결과를 통해 고온에서 안정적인 코팅층을 유지할 수 있는 고온소재 설계와 고온부품의 설계에 응용될 수 있을 것으로 기대되며, 본 연구는 소재분야 상위수준의 논문인 SCI급 국제학술지 Corrosion Science에 논문으로 출판됐다.