국립한밭대는 신소재공학과 박준식 교수팀이 초고온 하이 엔트로피(High entropy) 소재의 내산화 코팅 기술 최적화 설계에 성공했다고 9일 밝혔다.

초고온 소재는 전투기와 미사일 엔진뿐 아니라 우주산업 발사체 분야 등에서 매우 중요한 핵심 기술이다.

이와 관련, 기존 니켈(Ni)기 초내열 합금을 능가하는 고융점의 내화 금속을 다량으로 균등 첨가하는 하이 엔트로피 합금이 개발됐지만 이러한 고온용 소재는 산소 접촉 때 산화가 일어나지 않는 내산화성이 매우 낮아 반드시 내산화 코팅이 필요하다.

연구팀은 고융점 소재의 하나인 'Nb30Mo30Ti20Co20' 하이 엔트로피 합금을 모재로 선정, 1천500도 화염 속 다양한 조건에서 3차원 실리사이드(silicide) 확산 코팅 실험을 진행했다.

실험에서 코팅 두께가 두꺼울 경우 내산화성은 좋아지지만, 코팅층 박리로 크랙(균열)이 생기고, 두께가 얇으면 내산화성이 떨어지는 현상이 나타났다.

하지만 응력과 코팅층 두께의 최적화 조건을 도출해 1천500도 화염에 노출한 결과, 우수한 내산화성과 안정성을 가진 코팅층을 설계할 수 있었다고 연구팀은 설명했다.

박준식 교수는 "상용화 고온 소재 부품의 코팅 설계 등에 응용될 수 있을 것으로 기대한다"고 말했다.

오정석 대학원생이 제1 저자로 참여한 이번 연구 결과는 국제학술지 '머티리얼즈 투데이 커뮤니케이션즈(Materials today communications)'에 게재됐다.