▲ ▲이근우 박사 . ▲이근우 박사

공중부양장치를 이용, 실제 용광로의 쇳물 온도인 1500℃ 이상의 고온에서 쇳물의 물성을 측정할 수 있는 기술이 국내 연구진에 의해 개발돼 초고온에서의 물성 측정 및 신소재 개발이 탄력을 받을 전망이다.

한국표준과학연구원(KRISS, 원장 김명수) 온도광도센터 이근우 박사가 초고온·과냉각의 극한환경이나 우주환경과 유사한 상황을 만들어, 용융된 철강소재의 특성을 용기없이 비접촉식으로 파악할 수 있는 기술개발에 성공했다고 5일 밝혔다.

연구팀은 물질의 순도 및 성능을 감소시키는 용기를 제거, 정전기 공중부양장치를 이용해 1500℃ 이상에서 철강 재료를 공중에 띄운 상태에서 녹여 철강소재의 응고 온도 및 과냉각 온도, 물질상태의 변화 온도, 비열과 잠열, 밀도 등에 대한 정확한 특성을 측정했다.

이에 기존에 연구한계로 지적돼 왔던 물질의 상변화 과정을 실시간으로 짧은 시간 내에 관찰할 수 있으며 과냉각 정도와 냉각율을 조절함으로써 새로운 철강 개발에 필요한 물질 상태의 상태도를 확보할 수 있다.

특히 중탄강 소재의 정확한 용융 물성 특성을 최초로 측정할 수 있는 길이 확보됐다. 이 기술로 얻어진 물성 연구는 철강생산의 연속 주조 시 쇳물의 초기 응고 단계에서 물성 변화로 인해 철강 표면이 터지는 공정상의 문제 해결뿐만 아니라 불량 감소에도 기여해 연간 수 십 억원 이상의 생산비용 절감 효과를 가져 올 것으로 기대된다. 또한 철강소재의 열물성을 측정함으로써 중탄강 신강종 개발에 큰 도움이 될 전망이다.

이근우 박사는 “포스코의 초고온 철강소재의 물성 측정 기술 개발 과제를 수행하면서 얻어진 경험을 바탕으로 초고온 재료의 물질 특성에 관한 정보를 구축해 일부 선진국이 독점하고 있는 재료 정보를 자체적으로 확보할 수 있을 것”이라며 “앞으로 초고온에서의 금속, 합금, 세라믹, 반도체 등의 물성 측정 및 신소재 개발이 가능해 신소재 분야의 발전 및 경쟁력 향상에 기여할 것”이라고 말했다.

한편 이미 NASA(미국), ESA(유럽연합), JAXA(일본) 등 세계 선진국의 항공우주국에서는 항공우주, IT, 철강, 핵융합로 및 원자로 산업에 필요한 수백에서 수천의 초고온에 견디는 초내열강 물질을 공중부양 장치를 이용해 개발하고 있다.

일본의 경우 물질의 순도 및 성능을 감소시키는 용기를 제거하기 위해 공중부양을 통한 온도 상승 기술을 현재 약 4,000℃까지 확보했다.