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똑똑~ 금속 두드려만 봐도 어떻게 변할지 안다

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똑똑~ 금속 두드려만 봐도 어떻게 변할지 안다

2014.04.23 18:00
포스텍 권세균 교수팀, 금속 ‘변형 지도’ 개발

 

연구진은 금속에서 소성 변형이 어떻게 일어나는 지 예측하는 이론을 개발했다. - 포스텍 제공
연구진은 금속에서 소성 변형이 어떻게 일어나는 지 예측하는 이론을 개발했다. - 포스텍 제공

  금속에 힘을 가했을 때 어떻게 변형될 지를 미리 알 수 있는 ‘지도’를 한국과 스웨덴 공동 연구진이 개발했다.

 

  권세균 포스텍 철강대학원 교수팀은 레벤테 비토스 스웨덴 왕립공대 교수팀과 공동으로 금속 재료의 변형 현상을 물리학적으로 풀어낸 이론을 개발했다고 23일 밝혔다.

 

  금속은 한 번 힘을 받으면 힘이 사라져도 변형된 모양을 그대로 유지하는데, 이러한 특성을 ‘소성’이라고 한다. 소성 현상은 선박이나 다리 등 대형구조물의 안정성을 유지하는 데 중요한 역할을 한다. 하지만 변형되는 과정이 복잡하고 이를 설명하는 이론이 없어서 그간 금속의 성질을 제대로 이해하는 데 한계가 있었다.

 

  연구진은 결정 구조가 정육면체인 금속을 대상으로 외부에서 힘이 가해졌을 때 각 원자가 어떻게 움직이는 지 2차원 형태의 지도로 예측할 수 있는 이론을 개발했다. 원자 간에 작용하는 힘과 움직임을 계산하는 모델을 개발해 컴퓨터 가상실험을 통해 확인한 것이다. 지도를 보면 결정 속의 원자가 면이나 축을 중심으로 대칭을 이루며 움직이는 현상 등을 예측할 수 있었다.

 

  권 교수는 “지금까지 금속의 변형은 실험을 거듭해야 알 수 있었는데, 이번에 개발한 이론을 이용하면 간단히 예측할 수 있다”며 “새로운 합금재료를 개발할 때, 실험에 드는 시간과 비용을 줄이는 데 크게 기여할 것”이라고 말했다.

 

  이번 연구에 대해 노벨물리학상 심사위원장을 역임한 스웨덴 왕립공대 뵈리에 요한슨 교수는 “금속공학에서 흔히 이뤄지는 연구방식과 달리 원자론과 같은 물리학과 전산학 등의 학문이 융합해 기존의 문제를 해결할 수 있었던 좋은 사례”라고 설명했다.

 

  이 연구결과는 미국 국립과학원회보(PNAS) 21일자에 실렸다.

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