▲ 이번 연구를 이끈 박찬희,염종택,홍재근 박사와 고강도 탄성을 보여주는 플렉서블 메탈.

접어서 주머니에 넣어두었던 안경을 꺼내 편 뒤 착용할 수 있는 기술이 개발됐다.

재료연구소(소장 김해두)는 이상적인 강도에 가장 근접하면서 중동이나 극지방, 심지어 달에서 구부려도 원상태로 복원되는 고감도 플렉서블 메탈을 개발하고 시제품 생산에 성공했다고 밝혔다.

타이타늄연구실 박찬희·염종택·홍재근 박사팀이 개발한 고감도 플렉서블 메탈은 탄성이 좋아 잘 휘어지고 또 금세 본 모양으로 돌아온다.

부식에도 잘 견디며, 생체친화적이라 알레르기 반응을 일으키지 않는다. 또한 별도의 장비 없이 이미 구축돼 있는 일반 금속 제조 설비를 이용해 대량 생산할 수 있다.

일반 고강도 금속이 고온에서 성형되는 데 반해, 상온에서 자유자재로 성형할 수 있어 부품화 비용을 줄일 수 있다.

고감도 플렉서블 메탈은 독특한 원자 구조를 갖는다. 금속의 특성은 최외각 전자 상태에 의해 결정되기 때문에 연구팀이 정밀한 계산에 의해 의도한 결과이다.

금속은 이상적인 강도에 가까울수록 더 많이 휘어졌다가 원상태로 복귀된다. 일반적인 금속은 강도가 높아지면 원자 단위 내부에 결함이 많이 생겨 조금만 구부려도 부러지는데, 이상적인 강도에 가까워지면 강도가 높아져도 내부결함이 없어 잘 휘어지게 된다.

약 1만2천년 전 인류는 구리를 사용함으로써 철, 알루미늄, 마그네슘, 타이타늄 등을 사용하기에 이르는 금속의 시대를 열었다. 현재 금속은 이상적인 강도 20% 내외를 구현하는 데 그치고 있다.

이번에 개발된 고감도 플렉서블 메탈은 이상적인 강도의 70% 수준까지 올라갔다. 일반 금속보다 손쉽게 수십 배 이상 잘 휘어지게 됐다.

최근 스마트 기기용 케이스는 휘었을 때 형태가 복원되지 않거나, 피부 알레르기를 유발해 리콜되는 등 사회적으로 이슈가 된 바 있다.

▲ (上)이번에 개발된 플렉서블 메탈은 얇은 판재로 가공이 가능해 단위 길이당 무게가 가볍다. (下)부식에 강해 염수에 오랜시간 노출돼도 견딜수 있다. .

이번에 개발된 고감도 플렉서블 메탈은 생체 친화적이어서 알레르기를 유발하지 않을 뿐만 아니라 여러 가지 색상을 구현할 수도 있다.

기존 대비 40% 이상 가볍고, 80% 이상 얇게 제작할 수 있다. 예를 들어 스마트폰 케이스에 사용되는 알루미늄 합금의 무게 및 두께가 13g 및 0.5㎜라면 고감도 플렉서블 메탈을 사용할 경우 무게 및 두께를 5g 및 0.1㎜로 줄일 수 있다.
얇아질수록 더 잘 휘어지며, 쿠킹호일처럼 주름지지 않고 본 상태로 거의 완벽하게 복원된다. 이 때문에 초(超)경량화, 초(超)슬림화가 요구되는 스마트 기기의 금속 지지체로 적합하다.

영하 150℃에서 250℃까지 극심한 온도 변화에도 안정적이어서 중동지방(연최고 50℃ 이상)이나 극지방(연최저 영하 70℃ 이하), 심지어 일교차가 300℃인 달에서도 사용이 가능하다.

초(超)고강도, 초(超)저탄성 특성을 동시에 가지고 있어 임플란트, 안경테, 골프채 등에 적용할 경우 수조 원 시장에 큰 파급효과가 기대된다.

이번 기술은 8건의 관련 특허를 국내·외에 출원·등록하고, 봉재 및 판재 등 다양한 형태의 시제품 생산에도 성공했다.

박찬희 박사는 “고감도 플렉서블 메탈의 개발은 이상적인 강도에 근접한 다양한 금속을 얻을 수 있는 무궁무진한 가능성을 연 것”이라며 “피부와 알레르기 반응이 없고 어떠한 환경 변화에도 특성이 안정적이고, 가볍고 자유자재로 휘어지는 특성으로 당장 첨단 산업인 웨어러블 기기의 대중화에 크게 기여할 수 있을 것”이라고 말했다.