8월 3일 서울역 대회의실에서 '금요일에 과학터치'시간에 포할공과대학교 이종수 교수의 '무결함 제품 생산을 위한 지능형 단조 기술'이 발표되었다.
먼저 이종수교수는 포항은 인구 50만이 약간 넘는 면적1,127km^2의 '산업 도시'이자 '해양 도시'라고 소개하였으며 포할공과대학(POSTEC)의 건물들과 '피로 및 소성가공 연구실 구성원'의 소개를 간략히 하였다.
바로 이어진 연구 발표에서 피로 파괴의 예로 성수대교 붕괴 사고, Delta DC-9 여객기를 들며 피로 파괴라는 것은 재료에 반복적인 힘이 가해질 경우 일정 반복 횟수 이후에 피로균열이 발생해, 균열이 전파되어 소재의 파괴 또는 손상을 가져오는 현상이라 정의하였다. 피로 파괴의 특징으로는 뚜렷한 징후 없이 급작스런 손상 및 파단이 발생하며, 재료가 견딜 수 있는 힘보다 낮은 힘에서도 파괴가 발생한다면서 기계나 구조물에서 실제 발생하는 파단 중 약 90%를 차지한다는 것.
소성가공재료의 소성 가공
소성 가공이란 재료의 소성을 이용하여 물체를 원하는 모양으로 변형하는 것으로 소성 가공 제품의 예로는 컴퓨터 부품, 자동차 바퀴의 휠, 인공 뼈, 골프 채, 방위산업 제품, 미사일이 있으며 소성 가공 법에는 압연, 압출, 신선, 단조가 있으며 이 때 중한 것은 강도 연성, 인성, 경도를 같이 생각해야 한다는 것이다.
소재의 구성요소-미세조직
일상에서 쓰는 모든 소재는 눈에 보이지 않는 미세 조직으로 이루어져 있는데 예로 결정립(Grain)이 있으며 이는 미세 조직을 구성하는 기본 적인 단위이이며 사람의 몸을 구성하는 세포와 비슷한 의미인데 결정립의 크기와 분포에 따라서 소재의 특성이 변한다.
단조 기술
과거 단조 기술은 한 국가의 무기 생산과 관련이 있으며 이는 국운을 좌우하는 매우 중요한 것이었다는 것. 중세 유럽의 크고 무거운 칼에 비해 다카스커스 검은 접이식 단조법과 고도의 열처리로 인해 치밀한 조직을 얻음으로써 고강도 고인성, 고연성의 검을 제조할 수 있었다는 것이다.
유한요소 해석법
이는 컴퓨터 프로그램으로 공학과 수리 물리학 문제를 풀기위한 수치 해석법이며 물체를 작은 단위(유한요소)로 나누어 그 요소들이 공유하는 점이나 경계선 또는 경계면으로 연결된 시스템으로 나누어 해석하는 방법이다. 이의 장점으로는 불규칙한 물체를 쉽게 모델링함이 가능하고, 여러 종류의 하중 조건을 다룰 수 있으며, 쉽고 싸고 편하게 모델링이 된다는 것이다.
지능형 단조 기술의 기본 개념은 미세조직의 변화를 고려한 FEM 시뮬레이션을 할 수 있어 성형 조건과 성형 미세조직의 최적화를 꾀할 수 있다. 미세조직변화를 고려한 지능형 단조 기술은 미세조직 변화를 고려한 FEM 시뮬레이션을 할 수 있으며, 소재의 미세 역추적 기술 개발이 가능하다는 것.
연구 개발 실적
이종수 교수는 개발 실적으로 각 소재별 고온 변형 기구를 규명하였으며, 변형 온도, 변형율 속도 및 변형율에 따른 미세조직적 변화를 데이터 베이스화 하여 HOTDATA S/W에 삽입하였으며 이음매 없는 링 모양의 제품을 연속적으로 가공하여 원하는 치수의 제품을 제조하는 공정을 개발하였다.
박상구 기자 mast@jinnews.com
