한국공학대, 중망간강 접합 특성과 강화 메커니즘 규명···고성능 용접 기술 과학적 기반 마련

국제학술지 Materials Characterization 9월호 게재

한국공학대학교 제공

한국공학대학교(한국공대)는 신소재공학과 이승준 교수 연구팀이 중망간강(Medium-Mn Steel, 망간(Mn) 함량이 3~10%인 합금 강철)에 마찰교반용접(Friction Stir Welding, FSW) 기법을 적용해 금속 내부 미세조직 변화와 성능 향상 원리를 규명했다고 11일 밝혔다.

일본 오사카대학교 후지이 교수팀과의 공동 연구이며, 연구 결과는 SCIE급 국제학술지 Materials Characterization(IF 5.5, JCR 상위 10%) 2025년 9월호에 실릴 예정이다. 제1 저자는 한국공학대 신소재공학과 최효남 석사과정생이 맡았다.

중망간강은 강도, 연성, 경량성, 경제성을 모두 갖춘 차세대 금속 소재로, 자동차 차체 및 충돌 흡수 부품 등 고성능이 요구되는 산업 분야에서 주목받고 있다. 그러나 용접 때 내부 조직 변화에 대한 정량적 분석은 미흡했다.

이에 연구팀은 최근 구조재료 접합 공정에서 주목받는 FSW(비융접 고체상 용접법)을 적용해 중망간강 접합부의 조직 변화 특성을 분석했다.

연구 결과, 페라이트(ferrite, α/α‘) 결정은 연속 동적 재결정화(Continuous dynamic recrystallization(DRX))를 통해 미세하고 균일한 결정립 그물망 조직으로 변화했고, 오스테나이트(austenite, γ) 결정은 불연속 동적 재결정화(Discontinuous DRX)가 발생하며, ‘목걸이 형태(necklace-type)’ 미세립 구조로 전환됐다.

이러한 초미세립 조직 형성과 내부 변형 제어는 중망간강의 경도, 균일성, 기계적 안정성 향상에 기여한 것으로 분석됐다.

연구팀은 “중망간강의 접합 특성과 강화 메커니즘을 정량적으로 규명해, 고성능 용접 기술의 과학적 기반을 마련했다”라고 설명했다.

이승준 교수는 “용접 조건과 합금 설계를 아우르는 후속 연구를 통해, 고강도·장수명 금속 소재 및 공정 개발을 이어가겠다”라고 밝혔다.

본 연구는 차세대 뿌리산업 전문인력양성사업과 경기도 지역협력연구센터(GRRC)의 지원받아 수행했다.

안승순 기자