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다공질 금속의 제조법

전문가 제언: ○ 다공질금속의 제조법은 오래 전부터 여러 가지 방법으로 개발되어 왔다. 대표적인 예로는 소결법, 액상금속의 발포법, 액상금속 함침법, 망목구조의 골격재에 대한 도금법, 나선형 와이어에 의한 직조법 등이 있다. 그러나 이들 방법은 특정한 용도에 적합하도록 개발된 것이므로 응용성이 제한되며 양산성도 결여되어 적극적인 활용에는 이르지 못하고 있는 실정이다.

○ 2014년 일본의 NAKAJIMA Hideo는 수소와 아르곤 혼합가스를 분위기로 하여 주형주조법에 따라서 로터스형의 다공질 내열합금인 Hastelloy X를 제조했다. 다공질 금속은 가벼울 뿐만 아니라 진동에너지의 흡수에 의한 제진성과 흡음성, 특이한 열전도특성 등을 갖는다. 다공질 특성은 기공률, 기공의 방향성, 기공형상 등의 요인에 따라 달라지며 이들 요인은 제조과정에서 제어가 가능하기 때문에 최근 공작기계, 방열판, 흡음재료, 인공치근, 가이드와이어 재료개발과 응용소자에 관한 연구가 주목되고 있다.

○ 다공질 금속은 통상의 폐쇄형 기공과는 달리 주위에 응력이 집중되지 않으므로 강도가 우수할 뿐만 아니라 기공과 평행한 방향에서는 열전도도와 전기전도도도 우수하다. 특히 질소분위기에서 용해하여 제조한 로터스금속은 질소의 고용강화효과에 의하여 통상의 벌크재료보다 높은 강도를 나타내므로 적어도 기공률에 해당하는 만큼 중량이 경감된 고강도재료의 제조가 가능하다. 다공질금속은 생체재료로 매우 유망하다. 특히 골조직의 침투가 용이하므로 생체이식 후의 치유도 빠르다.

○ 나선형 와이어로 직조된 3차원의 다공질 경량구조체 및 그 제조방법이 2011년 전남대 산학협력단에 의해 특허로 출원되었다. 이 기술은 발포금속, 하니컴 등의 경량구조체를 대체할 수 있는 와이어를 이용해 다공질 경량 구조체를 제조할 수 있는 기술이다. 국내외 해외 우수저널을 통해 유효성을 인정받았으며 산업계의 주목을 받아 ㈜삼성중공업과 조선·해양분야에 대해 기술이전계약을 체결하였다. 향후 다공질 금속각종 소형 냉각장치의 히트싱크로의 용도개발도 기대되는 용용분야이다. 실용화를 위해서는 저가의 제조공정 개발이 중요하다고 사료된다.

저자: NAKAJIMA Hideo
자료유형: 학술정보