김동철 교수 연구팀(제1저자: 기계공학과 최성훈 박사과정)의 연구성과가 'Journal of Magnesium and Alloys'에 게재되었다. 이 저널은 Impact factor: 17.6으로 "METALLURGY & METALLURGICAL ENGINEERING" 분야에서 상위 0.6%의 매우 우수한 학술지이다.

마그네슘(Mg) 합금은 높은 비중 강도와 우수한 생체 적합성으로 인해 다양한 산업 분야에서 주목받고 있다. 특히, Mg 합금 와이어는 의료 기기와 같은 고도 기술 제품에 적용되며, 이러한 응용을 위해 높은 강도와 연성을 필요로 한다. 그러나 Mg 합금의 결정 구조는 비대칭 파괴 행동을 유발하여 이러한 얇은 마그네슘 와이어 제조 과정에서 어려움을 겪는다.

김동철 교수와  최성훈 박사과정, 한국재료연구원의 서정식 박사 연구팀은 2mm 직경의 Mg-1Zn-0.5Mn-0.5Sr-0.1Ca 합금 와이어의 인발 공정 중 연성 파괴를 예측하는 포괄적인 Damage model을 개발하였다. 이 연구는 Mg 합금 와이어의 비대칭 파괴 특성을 고려하여 압축 영역에서의 파괴를 정확하게 예측하는 것을 목표로 하였다. 연구팀은 새로운 실험 방법을 도입하여 다양한 응력 상태에서 Mg 합금 와이어의 연성 파괴를 측정하였으며, Generalized Incremental Stress-State dependent damage (GISSMO) 모델과 Semi-Analytical Model for Polymers (SAMP) 모델을 사용하여 와이어 인발 공정 시뮬레이션을 했다. 이 모델의 예측 결과는 실험 결과와 일치하여 인발 공정 변수 최적화를 위한 Safe zone diagram을 개발할 수 있었다.

김동철 교수는 "이번 연구를 통해 개발된 손상 모델은 Mg 합금 와이어의 인발 공정 최적화에 실질적이고 신뢰할 수 있는 분석을 제공하며, 다양한 고온 공정에서도 적용 가능할 것입니다"라고 밝혔다.

▶ 논문제목: Modeling asymmetric fracture mechanics of Mg alloy wire in drawing process

▶ 논문저자: 최성훈 박사과정 (제1저자, 서강대 기계공학과), 서종식 박사 (공동 교신저자, 한국재료연구원)​, 김동철 교수 (공동 교신저자, 서강대), 

▶ 논문정보 및 초록(바로가기): https://doi.org/10.1016/j.jma.2024.05.020​