순천대·현대차와 공동 연구...기존 합금보다 내마모성 10배↑
한국공학대학교는 최근 이승준 신소재공학과 교수 연구팀이 국립순천대학교, 현대자동차와 함께 차세대 베타(β) 타이타늄 합금 'Ti-12Mo-1Fe'의 내마모 메커니즘을 규명했다고 30일 밝혔다.
타이타늄 합금은 자동차, 항공우주, 의료기기 등에 쓰이는 경량 소재다. 하지만 상용화된 'Ti-6Al-4V' 합금은 가격이 높고 장시간 마찰 시 마모가 빠르다는 한계가 있었다.
이에 이 교수팀은 고가의 바나듐 대신 몰리브덴과 철을 적용한 'Ti-12Mo-1Fe' 합금의 마찰·마모 특성을 분석했다.
800m 마찰 시험 결과 Ti-12Mo-1Fe 합금의 마모율은 기존 Ti-6Al-4V 합금보다 약 10배 낮아 내마모성이 향상된 것으로 확인됐다. 전자현미경 분석 결과, Ti-12Mo-1Fe 합금은 마찰 응력을 균일하게 분산시키며 얇고 단단한 고밀도 변형층을 형성해 내부 손상을 억제했다. 표면에 형성된 국부적 접착 전이 패치도 마모를 줄였다.
이 교수는 "미세조직 변형을 제어해 합금의 마찰·마모 특성을 향상하는 새로운 설계 원리를 제시했다"며 "차세대 타이타늄 합금은 자동차 구동계, 항공기 착륙장치, 생체 임플란트 등 첨단 산업 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 설명했다.
한편 이번 연구는 차세대 뿌리산업 전문인력양성사업과 한국연구재단 개인기초연구의 지원을 받아 수행됐다. 연구 결과는 기계공학 분야 SCIE급 국제학술지 'Tribology International'(IF=7.6) 2027년 2월호에 게재될 예정이다.
