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학회상 수상강연

2021년도 POSCO 학술상 수상자

황농문 교수

서울대학교 CV

4월 29일(목) 18:00-18:15

Challenge of Puzzling Microstructural Evolutions

Four puzzling microstructures evolved in the direct synthesis of monodisperse nanoparticles, in abnormal grain growth of ceramics, in secondary recrystallization of metals and in the synthesis of diamond films by chemical vapor deposition (CVD) were challenged. Firstly, diffusion-controlled growth of nanoparticles without renucleation and coalescence was shown to be responsible for the evolution of monodisperse nanoparticles. This result helped Prof. Taekhwan Hyeon to synthesize monodisperse nanoparticles in an ultalarge scale, whose paper has been cited almost 4000 times. Secondly, coarsening by 2-dimensional nucleation of the faceted grains with the singular interface was shown to be responsible for abnormal grain growth in ceramics. This problem has been unsolved and remained puzzling since 1950s. Thirdly, sub-boundary enhanced solid-state wetting was shown to be responsible for the secondary recrystallization in metals. This problem has been unsolved and remained puzzling since 1935. Fourthly, the deposition of diamond films on the silicon substrate and of porous and skeletal soot on the iron substrate under the exactly same environment was explained by invisible charged nanoparticles generated in the gas phase with their subsequent deposition into diamond films. This new mechanism of thin film and nanostructure growth, which is called the theory of charged nanoparticles (TCN) or non-classical crystallization, turned out to be very general in CVD and some PVD processes. Since conventional textbooks described the growth of thin films and nanostructures in CVD and PVD typically improperly by the terrace-ledge-kink mechanism based on the growth by atomic, molecular or ionic unit, a new textbook, titled ‘Non-Classical Crystallization of Thin Films and Nanostructures in CVD and PVD Processes’ was published in 2016 in Springer publishing company.

2021년도 LS학술상 수상자

최철진 책임연구원

한국재료연구원CV

4월 30일(금) 10:40-11:05

비희토류계 영구자석 설계 및 제조기술 개발

영구자석소재는 전기적 에너지와 기계적 에너지를 상호 변환시키는데 필수적인 유일한 소재이며, 산업적으로 고효율 모터, Generator 등에 광범위하게 활용되고 있어, 특히 차세대 자동차, 에너지 절감형 가전제품, 신재생 에너지 산업의 중요 기반소재이다. 하지만 자기적 특성이 우수한 기존 희토류 영구자석 소재는 주요 수출국인 중국의 자원 편중성 및 전략적인 수출 제한 정책으로 인해 수급불균형이 심각하고, 가격이 가파르게 상승하는 등의 취약성이 있을 뿐만 아니라 온도에 따른 열화 특성이 크기 때문에 200oC 이상의 온도영역에서 안정적인 사용에는 많은 제약이 있는 실정이다. 따라서 비희토류 원소 기반의 고특성 신영구자석소재 개발은 향후 미래사회의 성장동력을 안정적으로 견인하기 위해 국가차원에서 전략적으로 개발해야 하는 필수적인 과제로서, 향후 전기/수소 자동차, 신개념 전자 부품, 풍력, 의료산업 등에 대한 막대한 파급효과를 가지고 있다.
본 연구에서는 비희토류계 영구자석 자성소재 신조성 및 공정 개발로 세계최고의 보자력 및 최대자기에너지적을 얻는데 성공하였고, 비희토류계 신조성 합금의 역온도 의존성을 세계최초로 발견하였다. 특히 Mn계 합금중, Mn-Al계 신영구자석소재에 고압변형공정을 적용하여 세계최고 보자력을 달성하였으며, Mn-Bi계 합금 제조에 고진동 분말제조 신공정을 개발하여 세계최고의 최대자기에너지적을 가지는 Mn-Bi계 합금 분말을 제조하는데 성공하였다. 또한 상온에서 불안정한 구조를 가지기 때문에 이론적으로만 존재하던 Mn4C 자성분말을 냉각속도 제어 신합성 공정을 개발하여 세계최초로 합성하였고, 이에 New Diffraction Data에 신물질로 등재를 하였다.
본 발표에서는 지금까지 한국재료연구원에서 연구한 새로운 비희토류계 영구자석재료의 제조공정 및 자기적 특성에 관해 발표하고, 향후의 주된 이슈 및 발전방향에 대해서도 논의하고자 한다.

2021년도 현송공학상 수상자

변지영 책임연구원

한국과학기술연구원 CV

4월 28일(수) 15:05-15:30

금속표면에 선명한 구조색을 구현하기 위한 연구
Generation of Vivid Structural Colors on Metal Surfaces

금속은 반짝이고 빛나는 광택 때문에 예전부터 장신구나 식기로 널리 사용되어 왔다. 금, 은, 동, 유기, 스테인레스 강 등이 대표적으로 사용되는 금속 소재이다. 금, 구리, 유기를 제외하고는 은, 스테인레스 강, 알루미늄 등과 같이 일상에서 사용되는 대부분의 금속소재는 백색 또는 회백색의 무채색을 나타낸다. 다양한 색상을 가지는 금속, 특히 반짝이고 빛나는 금속광택을 유지하면서 선명한 색상을 발현시키는 금속 표면을 만들 수 있다면 외장재, 내장재, 공예 산업 등으로의 파급효과는 지대할 것으로 기대된다.
본 발표에서는 반짝이고 빛나는 금속광택을 유지하면서 선명한 색상을 제공하는 최근의 연구 동향 및 본 연구실의 결과를 소개하고자 한다. 대표적인 것이 Fabry-Perot Cavity라 불리우는 MIM (Metal-Insulator-Metal) 구조를 활용하는 것이다. [금속기판]/[유전체박막]/[상부금속박막]의 구조를 가지며 특정 파장의 빛을 흡수하기 때문에 선명한 색상을 제공할 수 있는 특징이 있다. 유전체와 금속의 종류 및 두께를 변화시키면 다양한 색상을 발현할 수 있게 된다. 자세한 내용은 발표에서 다루고자 한다.

2021년도 기술상 수상자

윤지현 책임연구원

한국원자력연구원 CV

4월 29일(목) 10:25-10:50

원자로 이종금속용접부 파손방지를 위한 적층제조기술의 적용

원자로의 대부분의 부품은 사용목적 및 환경에 따라 여러 가지 다른 강종으로 제작됨으로 인해 원자로 내에는 필연적으로 다수의 이종금속용접부가 존재한다. 이종금속용접부에는 재료물성의 차이에 기인한 잔류응력이 발생하여 PWSCC (Primary Water Stress Corrosion Cracking) 파손이 발생할 가능성이 높다. PWSCC에 의한 방사성 냉각수 누수 등의 사고가 전 세계적으로 다수 보고 되어 원자력 안전에 큰 위협이 되어왔다. 이종금속 용접부의 잔류응력을 완화시키기 위한 다양한 방법이 시도되어 왔으나 현재까지 근본적인 해결책은 없는 실정이다.
국제적으로 4차 산업혁명 시대를 선도하기 위한 경쟁이 심화되고 있는 가운데, 4차 산업혁명의 핵심기술 중 하나인 3D 프린팅 기술이 괄목할만한 발전을 이루고 있다. 원자력계에서도 3D 프린팅 기술을 활용한 원자력급 부품의 개발이 미국을 비롯한 여러 나라에서 활발히 진행되고 있으며 3D 프린팅 부품의 장점을 활용하여 기존 원자로의 안전성을 향상시킬 수 있는 기술적 환경이 급속히 조성되고 있다.
대부분의 원자로 이종금속용접부는 저합금강 부품과 스테인리스강 배관의 연결 부위이다. 따라서 본 연구에서는 3D 프린팅 기법을 이용하여 저합금강/스테인리스강 경사기능재료(Functionally graded material, FGM) 를 제조하여 기존 이종금속 용접부위를 연결함으로써 원천적으로 이종금속 용접부를 제거할 수 있는 기술을 개발코자 하였다.
전산상평형 계산을 통해 합금비율이 다른 5개층의 저합금강/스테인리스강 경사기능재료를 설계한여 DED (Direct energy deposition) 방식의 3D 프린터로 적층하였다. 경사기능재료의 석출상을 비롯한 미세조직을 전자현미경을 이용하여 관찰하였으며 열팽창 계수 및 적층부 층간 및 층내의 인장특성 등의 물성을 평가하였다. 또한 실형상 mock-up을 제작하여 잔류응력 분포를 측정하였으며 경수로 1차수 환경에서 PWSCC 특성을 평가하기 위한 연구를 진행 중이다.

2021년도 기술상 수상자

이정무 책임연구원

한국재료연구원 CV

4월 28일(수) 13:30-13:55

알루미늄 합금의 초음파 용탕처리 기술

알루미늄 합금은 주조성과 가공성이 좋고, 높은 비강도 및 재활용성으로 경량금속소재 중에서 산업적으로 가장 널리 사용되는 소재중의 하나이다. 알루미늄 합금은수송기기 경량화의 핵심소재로 인식되어 자동차 등에서의 사용량이 지속적으로 증가하고 있으며, 이에 따라 소재의 특성 향상 및 제조공정 효율화에 대한 기술 개발이 활발하게 진행되고 있다. 최근 엄격해진 환경규제로 인한 수송기기 경량화 요구에 따라 보다 우수한 특성을 갖는 알루미늄 합금 개발이 요구되고 있는데, 합금원소 첨가, 응고 중의 냉각 속도 제어, 용탕중 기계적 에너지 인가 등 다양한 연구/개발이 수행되고 있다.
초음파 용탕처리는 기계적에너지 인가 방법 중의 하나인데, 통상적으로 15 kHz 이상의 초음파를 용탕에 주사하여 용탕 내부에서 캐비테이션(cavitation)과 음향유동(acoustic streaming)을 발생시키는 기술로, 알루미늄의 주조결함을 줄이고, 주조조직을 미세하고 균일하게 하는 효과가 있다. 초음파 용탕처리에 의한 결함 및 조직 제어는 알루미늄 소재의 기계적 특성 및 주조성, 그리고 가공성을 향상시킨다. 주조 조직 제어, 특성 개선 효과와 더불어 높은 에너지효율 및 친환경성으로 인해 초음파 용탕처리는 다양한 알루미늄 합금 및 알루미늄 기지 복합재 제조에 사용되고 있다. 초음파 용탕처리는 정형주조뿐만 아니라 연속주조 공정에도 적용되고 있으며, 최근에는 마찰교반용접 및 적층제조 공정에도 활용되고 있다.
본 발표에서는 초음파 용탕처리시 액상에서 발생하는 캐비테이션과 음향유동 현상을 소개한 뒤, 초음파 용탕처리의 주요한 효과인 알루미늄 용탕의 탈가스, 입자 탈응집, 조직 미세화 현상 및 이에 따른 주조재의 특성 변화를 재료공학적 관점에서 살펴보고자 한다. 마지막으로 알루미늄 주조산업에서 초음파 용탕처리 기술의 확대 적용을 위한 문제점 및 이의 해결 방안에 대해서 검토하였다.

2021년도 POSCO 젊은철강상 수상자

김진경 교수

한양대학교 CV

4월 29일(목) 13:10-13:35

Fundamental deformation mechanisms of austenite and their impact on mechanical properties of advanced high strength steels

Current microstructural design of advanced high strength steels greatly utilizes austenite phase. Austenite phase in steels largely affects strain hardening of steels by activating various plasticity enhancing mechanisms such as deformation twinning and deformation-induced martensitic transformation. The activation of the various deformation mechanisms is greatly influenced by stacking fault energy. The stacking fault energy of austenite can be tuned by alloying. This presentation introduces research on strain hardening engineering of austenite in advanced high strength steels such as high Mn twinning-induced plasticity steels and medium Mn steels. In-depth multiscale microstructural analysis, measurement of stacking fault energy, nanomechanical testing and constitutive modeling were conducted to understand the microstructure-mechanical properties relationship of high/medium Mn steels. Understanding complex microstructures and deformation mechanisms in steels enables knowledge-based design of novel advanced high strength steels with exceptional mechanical properties.

학력

기간	학교명	전공	학위
1992~1996	포항공과대학교	금속공학	박사
1990~1992	포항공과대학교	금속공학	석사
1986~1990	연세대학교	금속공학	학사

학력

기간	기관	직급	업무내용
2018~현재	포스코	그룹장	후판제품 개발 총괄
2015~2018	포스코	수석연구원	에너지용 강재 개발
2009~2015	포스코	전문연구원	에너지용 강재 개발
2001~2009	포스코	책임연구원	에너지용 강재 개발

학력

수상일자	수상내용	수상기관
2013.03	부문장 유공표창	포스코

회원구분	회원 특별회원 비회원
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