학회상 수상강연
2021년도 금속·재료상 수상자

김병규 대표이사

(㈜아모텍) CV
10월 21일(목) 18:00-18:15, 총회강연(한라홀)

4차산업혁명 시대 AMO그룹의 성장전략

본 강연을 통하여 4차산업혁명시대의 AMO그룹의 주요 사업성과와 그것의 기반이 되는 그룹의 성장전략에 대해 나누고자 한다.

AMO그룹은 미래산업사회에서 요구되는 제품 개발에 소재가 매우 중요하게 될 것이라는 믿음으로 1994년 설립된 이후, 정보통신, 자동차, 환경, 에너지, 바이오 산업이 필요로 하는 신소재 및 부품을 개발해 오고 있다. 비정질/나노결정립 합금과 같은 고효율 자성소재, 유전체, 압전소재와 같은 기능성 세라믹소재 및 나노섬유, 방열소재와 같은 폴리머소재를 기반으로, 4차산업혁명 시대를 이끌고 있는 친환경차, 5G 통신, IoT 및 차세대 IT 부문 등에서 핵심 소재 및 부품 개발을 통해 글로벌 시장을 선도하고 있다.

친환경차인 전기차 및 수소차 부문과 자동차 전장부문에서는 에너지의 효율적 사용을 위한 고효율 자성부품과 무선충전 모듈을 비롯, 자율주행 안테나 모듈, 전류센서, 수소센서 모듈과 소프트웨어 기술과 안테나 설계기술을 접목한 UWB 디지털키 시스템 등을 개발해 오고 있으며, 5G 통신 분야에서는 세라믹 칩 설계기술을 고도화한 통신용 MLCC 및 5G 통신모듈과 세라믹기판 제조기술을 활용한 고신뢰성 RF칩용 세라믹 기판 등을 개발하여 미래산업이 요구하는 새로운 소재 및 부품 시장을 이끌어 가고 있다.

또한 IoT 부문에서는 사물인터넷용 센서 및 디바이스를 비롯하여, 국내 유일의 IoT 기간통신사업자로서 Sigfox 글로벌 네트워크를 기반으로 한 통신 플랫폼을 구축함으로써 IoT 토탈 솔루션을 보유하고 있으며, 차세대 IT 부문에서는 나노섬유를 이용한 방수용 벤트 및 무선충전용 차폐시트와 고주파화에 대응하는 방열/차폐 시트 등을 개발해 오고 있다.

그 외에도, 환경 분야에서는 공기, 물의 품질 개선을 위해 하이브리드 전기방사 기술을 활용한 나노섬유 멤브레인 필터를, 바이오 부문에서는 코로나 바이러스 진단에 있어 바이러스 유전자 추출의 핵심 소재인 자성나노입자 국산화에 성공하였으며, 나노섬유 멤브레인 기술과 펩타이드 코팅 기술을 융합하여 세포치료제 개발에 토대가 되는 차세대 줄기세포 대량배양기를 개발해 오고 있다.

이와 같은 성과들은 “떠오르거나 변화하는 시장에서 각 산업의 글로벌 기업들의 니즈를 미리 발견하고, AMO그룹의 기술융합을 통해 제품을 개발함으로써 고객과 함께 성장한다.” 는 그룹의 성장 전략인 “성공방정식”을 적용한 결과로써, AMO그룹은 향후에도 지속적인 연구개발을 통하여 글로벌 소재·부품 시장을 선도해 나가고자 한다.

2021년도 세아해암학술상 수상자

심재혁 책임연구원

(한국과학기술연구원) CV
10월 20일(수) 10:00-10:30, 상변태1-4(303B)

수소사회 구현을 위한 소재 연구의 역할

최근 수소연료전지자동차 출시와 발전용 연료전지 보급으로 인하여 수소 에너지에 대한 관심이 크게 증가하고 있다. 정부에서는 2050년 탄소중립을 목표로 수소사회로의 빠른 전환을 위하여 2019년 수소경제 활성화 로드맵을 발표하고 관련 제도의 정비, 핵심기술과 원천기술의 국산화 및 상용화, 수소 생산 및 저장, 운송 방식의 다양화, 수소전기차의 확대보급, 수소충전소 설치 등을 지원해 나가겠다고 밝혔다. 정부가 발표한 수소 로드맵에 의하면 2050년 국내 수소 사용량은 1700만톤에 이를 것으로 예상되며 이는 연간 에너지 사용량의 21 %에 해당하는 수치이다. 이렇듯 국내 수소 사용량이 급격히 증가될 것으로 예상되는 상황에서 수소 생산, 저장 및 이용과 관련된 소재에 대한 수요가 증가되고 있으며 이에 대한 연구 개발이 집중적으로 이루어져야 할 시점이다. 현재 수소 생산 과정에서 혼합가스로부터 수소를 분리 및 정제는 압력스윙흡착(PSA) 방식으로 이루어지고 있으나 공정 비용이 높아 장기적으로는 금속 분리막을 이용한 분리 및 정제 공정이 적용될 것으로 기대된다. 수소 저장의 경우에는 최대 700기압의 고압 압축 방식이 널리 활용되고 있으나 낮은 부피저장밀도와 안정성 이슈로 인하여 수소를 고체 소재로 저장하는 고체수소저장 방식에 대한 관심이 증가하고 있다. 수소 이용에 필요한 구조용 소재에 대해서도 수소 배관과 액화 수소 탱크 소재를 중심으로 연구 개발이 진행되고 있다. 본 강연에서는 수소사회 구현을 위해 필요한 다양한 소재에 대하여 소개하고 향후 연구 개발 방향에 대하여 제시하고자 한다.

2021년도 석천학술상 수상자

손일 교수

(연세대학교) CV
10월 21일(목) 14:20-14:50, 철강4-1(201A)

미래 탄소중립 철강생태계를 위한 전기로 기술

고려제강의 창업주인 故 석천 홍종렬 명예회장님의 호를 따 지어진 석천학술상은 금속 및 재료 발전에 연구자들이 더욱더 해당 분야에서 공헌할 수 있도록 제정된 상이다. 1945년 설립된 고려제강은 자동차, 교량, 에너지, 건축, 전기, 전자 등 다양한 산업분야에 광범위하게 활용되는 특수선재 제품을 생산하여 세계 80여 개국에 수출하고 있는 기술혁신과 품질향상에 끊임없이 노력하고 있는 글로벌 기업이다. 선재의 특성상 표면 및 열처리와 신선공정을 거쳐 단면적을 줄여 극세선으로 제조해야 하며 초기 원자재의 품질 확보 없이는 불가능하다. 특히, 개재물의 관리와 조성의 균질도가 매우 중요하며 이를 위하여 현재 품질 확보가 가능한 고로기반의 일관제철소에서 생산되는 중간재를 원자재로 활용하여 극세선의 제품이 생산되고 있다. 그러나 글로벌 2050 탄소중립의 미래에서는 일관제철소 기반의 철강 생태계가 전기로 기반의 생태계로 전환될 것으로 전망되고 있다. 이러한 전기로 공정은 고철 및 직접환원철과 같은 철대체재를 활용하게 되며 일관제철소에서 생산되는 중간재 대비 새로운 형상과 조성의 비금속 개재물 및 조성 분포가 발생할 것으로 예상되고 있다. 따라서, 극세선의 제품 생산과 품질을 유지하기 위하여 미래 탄소중립 사회 실현시 전기로 기반에서 생산되는 중간재를 원료로 할 경우 예측될 수 있는 문제와 품질 확보를 위한 철강 기술 혁신에 대한 제언을 본 강연에서 시사하고자 한다.

핵심어 : 탄소중립; 전기로 기술; 선재; 개재물; 조성 균질도

2021년도 동국송원학술상 수상자

한승전 책임연구원

(한국재료연구원) CV
10월 20일(수) 16:30-17:00, 재료강도3-1(303B)

강도와 그 상반특성 동시향상을 위한 합금설계 전략

It is an ultimate goal for almost all materials scientists to improve strength, ductility, formability and conductivity of metal together. Ductility, formability and conductivity are the trade-offs for the increase in strength, since the mechanism(s) to increase these properties is subject to conflict to the mechanism to increase strength. Particularly, ductility and formability depend largely on the degree of incompleteness in metal, that includes grain boundary (GB) segregation (i.e., irregular coarse precipitates, pores and inclusions) causing GB instability, non-uniform strain between grains and stress concentration along GB. A variety of metallurgical methods have been attempted based on the morphological control of microstructure to simultaneously increase strength and its trade-off properties of ductility, formability and conductivity together. This presentation addresses the microstructural aspects of strengthening a metal together with improving its trade-off properties of ductility, formability and conductivity.

2021년도 전자·정보재료상 수상자

김수영 교수

(고려대학교) CV
10월 22일(금) 9:30-10:00, 융합1-1(203)

Enhancing Optical Properties and Stability of Cesium Lead Halide Quantum Dots through Nickel Substitution and Ligand Change

In this study, we investigated the methods for prolonged lifetime in the CsPbX3 (X: Cl, Br, I) structured perovskite materials. First, the changes in structural and optical properties were compared by doping Ni in the CsPbBr3 quantum dots (QDs). The steady-state photoluminescence (PL) intensity of Ni-doped QDs shows 3.8 times increase comparing with undoped QDs. CsPbBr3 without nickel had a quantum efficiency of only 56.7 %, whereas CsPbBr3 doped with nickel had a quantum efficiency of 82.9 %. It was found that the doped divalent element acts as a defect in the perovskite structure, reducing the recombination rate of electrons and holes. After 48 hours UV-light irradiation, PL intensity of CsPbBr3 decreased about 70 % while that of Ni-substituted CsPbBr3 QDs decreased only 18 %, indicating the prolonged stability against UV-light irradiation. Furthermore, Ni-substituted CsPbBr3 QDs shows higher stability against temperature and moisture. These results confirmed that Ni substitution method is effective to increase the stability of CsPbX3 QDs. Second, we used sulfur oleylamine (S-OLA) complex which was utilized to etch the defect-rich surface of the CsPbI3 QDs and then self-assembly to form a matrix outside the CsPbI3 QDs protected the QDs from environmental moisture and solar irradiation. The PL intensity of the CsPbI3 QDs increased by 21% of its initial value. There was a significant increase in the colloidal stability of the CsPbI3 QDs. The introduction of S-OLA induced the recovery of the lost photoluminescence of the nonluminous aged CsPbI3 QDs with time to 95% of that of the fresh QDs. Furthermore, the PL was maintained for one month. The increase in the stability and PL intensity are critical for realizing high-performance perovskite-QD-based devices.

2021년도 김용진상 수상자

나종주 책임연구원

(한국재료연구원) CV
10월 20일(수) 16:15-16:45, 나노3-1(301A)

경제적인 나노구조 형성방법 및 그 응용

경제적인 나노구조 형성방법  및 그 응용 나노구조는 마이크로 구조에서는 볼 수 없는 새로운 물성을 나타내기  때문에 다양한 방법으로 제조되어왔다. 나노 구조를 형성하기 위한 방법으로는 현재 서로 경합을 벌이고 있으며, 적용 분야와 시편의 크기 및 제조 원가 등에 따라 사용 공정이 달라진다. 반도체 공정에서 파생된 MEMS 공정, 나노임프린트 공정, 콜로이달 리소그라피 공정, 메탈 마스크 리소그라피 공정 및 기타 공정으로 나눌 수 있으며 각각의 기술에 대해 간략한 고찰과 이들 공정에 비해 저비용의 무마스크 플라즈마 기반 나노구조 형성기술에 대해 살펴본다. 
나노구조를 이용하여 초발수, 반사방지  및 플라즈모닉 효과 등을 구현하고 있으며, 실용화를 위해 필요한 표면 나노구조의 기계적 내구성을 향상시키는 연구와 감염병 조기진단의 센서 기판에 활용하는 분야로 확대하고 있다. 

2021년도 윤동석상 수상자

강윤배 교수

(포항공과대학교) CV
10월 21일(목) 15:20-15:50, 철강I4-3(201A)

자동차 외판재용 Ti첨가 극저탄소강의 연속 주조용 노즐 막힘 기구 규명과 해결 방안 도출

극저탄소강은 페라이트 결정 구조 내 침입형 원소를 극히 낮은 농도로 제어함으로써 심가공성을 부여하는 강종으로 극심한 성형이 필요한 곳, 특히 자동차의 외판재로 많이 활용된다. 고로-전로-RH-턴디시-몰드를 거쳐 생산되며, 전로 및 RH에서 탈탄, RH 초기 Al 탈산, RH 중기 Ti 합금철 투입을 시행한다. Al 탈산 과정중 다량의 알루미나성 개재물이 발생한다. 본 제품은 그 특성상 미려한 표면 품질이 요구되어, 불순물 특히 개재물의 표면 부착에 민감한 강종이므로 제강 및 연속 주조 과정 중 용강의 청정도 유지가 중요하다. 그럼에도 불구하고, 본 강종은 연속 주조시 턴디시와 몰드를 연결하는 침지 노즐 내벽 막힘 현상이 타 강종 대비 열위하며, 특히 심가공성 부여를 위해 투입하는 Ti 농도가 증가할 수록 노즐 막힘 현상이 심해지는 현상이 발견된다. 노즐 막힘은 조업성 저하, 막힘 물질의 탈락 시 제품 표면 오염등을 유발할 수 있어 억제되어야 하는 현상이며, 강종별 그 특성이 다르다. 특히 Ti 첨가 극저탄소강의 경우 본 현상에 대한 이해 및 해결 방안을 찾기 위해 다각도로 노력을 해 왔으나 근래까지 뚜렷한 원인 및 해결 방안을 찾지 못한 실정이다. 본 연구에서는 현상의 원인 규명을 위해 침지 노즐 내화재와 용강의 계면 반응을 열역학 및 상평형 관점에서 접근하여 계면에서 발생하는 재산화 현상이 노즐 막힘 물질의 시발점이 되는것으로 결론짓고, 해당 계면 반응을 억제하는 방향으로 내화재 재질 개선을 도출하였다. 본 발표에서는 극저탄소강 특성, Ti 첨가강의 계면 및 재산화 특성, 재산화시 생성되는 산화물의 상평형, Ti 함유 용강과 노즐 내화재와의 반응 경향 및 억제를 위한 대책을 보고한다.

2021년도 청웅상 수상자

박주현 교수

(한양대학교) CV
10월 21일(목) 14:50-15:20, 철강I4-2(201A)

Fundamentals of high temperature physical chemistry of refractory-slag-metal-inclusion multiphase reactions

The physicochemical properties of molten slag are highly important to understand and to control the complicated phenomena occurred in steel refining processes. For example, the MgAl2O4 spinel is one of the harmful inclusions in various kinds of steels. The probability of spinel inclusion has been known to be strongly affected by slag chemistry and deoxidation practices. Moreover, the thermophysical properties of slags such as viscosity should also be carefully controlled to suppress the formation of this harmful inclusion at the ladle refining stage. Alternatively, tundish metallurgy has been issued because it is the final reactor for controlling the steel cleanliness in view of the reoxidation phenomenon of molten steel. The reoxidation is experienced by the contamination of molten steel not only due to air entrapment but also due to slag-metal reaction. There is less investigations for the latter compared to the former. Consequently, in this talk, the recent issues for the physicochemical properties of slag will be discussed in terms of clean steel production technologies.

Keywords: Slag, Steel refining, Inclusion, Deoxidation, Viscosity

2021년도 철재상 수상자

김교성 소장

(포스코 자동차소재연구소) CV
10월 21일(목) 10:45-11:20, 94철강1-2(203)

포스코 ESG 경영, 탄소중립과 친환경차용 제품 및 솔루션

최근 우리나라 뿐만 아니라 EU, 미국, 일본 등 세계 각국에서는 UN IPCC 권고에 따라 2050 탄소중립 목표를 선언하였습니다. 철강재를 사용하는 고객사에서도 탄소중립 프로그램에 동참하기를 요구하고 있고, 투자가들도 ‘1.5℃ 시나리오’에 상응하는 회사 감축목표를 설정하고 이행하도록 요구하고 있습니다. 이에 따라 포스코는 지속가능한 발전을 위해 2050 탄소중립 목표를 선언하였습니다. 2050년까지 단계별 탄소감축량 및 달성방안을 설정하고 궁극적으로 수소환원제철로 전환하는 것을 목표로 하고 있습니다. 이러한 탄소중립 시대에 대비하여 포스코의 핵심 산업도 기존의 철강소재 외에 이차전지 소재, 수소, LNG등의 분야로 넓혀갈 계획입니다.
물론 그 중심에는 철강이 여전히 존재할 것입니다. 철강은 다른 소재 대비 탄소배출이 현저하게 적은 친환경 소재입니다. 1kg을 만드는데 이산화탄소 배출량을 비교해보면, 철강 대비하여 알루미늄은 7.2배, 탄소섬유는 9.6배 배출량이 많습니다. 철강 산업의 온실가스 배출이 많다고 하는 것은 사용량이 압도적으로 많은 것에서 기인하는 것입니다.
포스코는 친환경 시대의 전기차 수요 증대에 대응하여 차체강판, 모터용 전기강판 뿐만 아니라 배터리팩 강재, 배터리용 소재, 수소연료전지 소재 등을 솔루션 브랜드로 통합 제공하고 있습니다. 그 중 차체강판의 핵심이 되는 기가스틸의 경우 그 동안 많은 연구개발을 통해 양산에 적용되고 있으나, 광범위한 사용을 앞당기기 위해 현재 이슈가 되고 있는 LME, 수소취성, 굽힘성 개선 등에 대한 문제를 산학연 협동을 통해 하루 빨리 풀어내야 할 것입니다. 이러한 차체용 철강재 이외 배터리용 소재, 전기강판, 멀티 머테리얼, 이용기술 솔루션 등 앞으로 친환경차용 소재 종합 공급사로서의 입지를 굳건히 해 나갈 것입니다.

2021년도 서정상 수상자

태순재 책임연구원

(현대제철 연구개발본부) CV
10월 21일(목) 15:50-16:20, 철강I4-4(201A)

The present state and future of steel industry

철강산업은 자동차, 조선, 전자, 기계, 건설 등 인류의 삶과 연관된 모든 산업에 기초소재를 공급하는 기간산업으로써 ‘산업의 쌀’이라고 불리며 한 국가의 경제발전이나 흥망성쇠를 함께 해 왔다고 할 수 있습니다.
인류가 처음 사용한 금속은 구리였지만, 철의 발명과 함께 인류의 문명은 매우 빠르게 발전해 왔습니다. 특히 예부터 철의 생산량은 그 나라의 국력을 상징한다고 할 수 있습니다. 18세기 산업혁명의 근원지인 영국이 세계의 패권을 장악하고, 19세기와 20세기 세계대전의 주인공이 독일과 미국이 될 수 있었던 원동력 또한 철강산업이었음을 누구도 부인할 수 없을 것입니다. 대한민국의 급격한 경제성장 또한 철강산업의 개발과 그 궤를 함께해 왔다고 할 수 있습니다. 오늘날 우리의 자동차, 조선, 건설 등 모든 분야의 산업에서 세계적 굴지의 기업들이 나올 수 있었던 원동력 또한 철강산업이 큰 버팀목 역할을 했기 때문입니다.
최근 철강산업은 중국발 소재의 공급과잉, 자동차, 조선, 건설 등 철강 전방산업의 장기 정체 현상, ICT 기반의 제조업 혁신과 함께 기후변화로 인한 전 세계적인 탄소중립 움직임으로 철강 제조방식의 근원적인 변화 요구 등 실로 다양한 도전에 직면해 있는 상황입니다.
본 발표에서는 앞에서 언급한 철강산업의 당면과제와 변화의 소용돌이 안에서 철강산업이 미래의 인류사회와 어떻게 조화를 이루며 진화해 나갈 것인지에 대하여 여러분들과 함께 논의하고자 합니다. 특히 새로운 개념의 철강산업 생태계를 야기시키는 『미래모빌리티』, 『스마트팩토리』 그리고 『탄소중립』이라는 3가지 키워드를 바탕으로 철강산업의 미래 발전 방향과 새로운 기회 요인에 대하여 여러분들과 함께 공유하고자 합니다.

Keyword: 철강산업, 탄소중립, 스마트팩토리