[Best R&D Group] 계명대 신소재공학과 급냉응고실험실 김연욱 교수
[Best R&D Group] 계명대 신소재공학과 급냉응고실험실 김연욱 교수
  • 임성희 기자
  • 승인 2014.07.11 10:41
  • 댓글 0
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[이슈메이커=임성희 기자]




형상기억합금 통해 다양한 형상과 규모의 기능성 소재 개발 

“인공뼈 대체제 활용가능성으로 주목” 


▲김연욱 교수는 형상기억합금 연구분야에서 자신만의 영역을 구축해가며 인정받고 있다.


인간 수명연장으로 노인들의 대표 질환인 골다공증 및 관절염 등의 치료에 관심이 높아지면서 손상된 뼈를 대체할 수 있는 인공뼈 대체물질에 대한 수요가 점점 증가하고 있다. 생체재료(bio-material) 연구에 집중하고 있는 계명대 김연욱 교수는 이런 수요를 충족시킬만한 연구성과를 제시하며 주목을 받고 있다. 그가 제시할 자연 뼈 수준의 형상기억합금이 머지않아 환자들의 고통을 경감시켜 줄 수 있을 것으로 보인다.




급냉응고기술 통해 Ti-Ni(티타늄-니켈)합금의 새로운 가능성 열어

  1991년 계명대에 신설된 학과인 재료공학과에 부임한 김연욱 교수는 당시 대구는 자동차 부품회사들이 많았으며, 사회적으로도 운송기기의 경량화에 관심이 많아지면서 실용화된 금속 중에서 가장 가벼운 마그네슘합금의 활용성을 연구대상으로 삼았다고 전했다. 그는 “마그네슘은 가볍지만 절대 강도가 낮아 구조재로 활용이 제한되며, 활성이 강해 다루기가 어려운 단점이 있습니다. 따라서 우리는 진공 중에서 금속을 급속 냉각시킬 수 있는 장비인 vacuum gas atomization, melt spinner 및 melt overflow 장치를 개발해 급냉응고실험실을 운영하기 시작했습니다”라며 그의 연구 시작을 알렸다. 김 교수는 마그네슘 합금 및 티타늄 합금을 분말과 리본 상태로 급냉응고하여 금속 재료의 기계적 물리적 특성의 향상을 이루는 연구를 수행하고 있다. 또한 치과용 임플란트와 형상합금을 이용한 다공질의 뼈 대체용 구조체의 연구 이외에 생체금속의 표면을 골전도성이 우수하도록 표면처리 하는 연구도 수행하고 있다. 그는 기능성 신소재로서 우수한 형상기억특성을 화재경보기, 방열기의 온도 제어 등의 micro-actuator(미세구동소자)에 활용할 수 있다고 전하며 이에 더해 급냉응고된 형상기억합금 분말 및 fiber 등을 spark plasma sintering을 이용해 다양한 형상과 규모의 기능성 소재 개발에 집중하겠다고 덧붙였다.  


▲지방대라 대학원생 수급에 어려움이 많다고 호소한 김 교수는 외국학생 유치를 통해 난관을 타계해 나가고 있다. 그는 ‘소재를 지배하는 자가 기술을 지배한다’라는 신념을 학생들에게 심어주며 학구열을 불태울 수 있는 기회를 제공하고 있다.



“꿈의 능동형 스마트재료 개발하고파”

  Ti-Ni 형상기억합금은 단위 면적당 에너지 밀도가 높고 단순화, 경량화 및 저가 생산성을 가지고 있어서 차세대 엑츄에이터 재료로 활용성이 확대되며 stepping motor, VCM(vioce coil motor) 및 피에조 소자 등의 모바일용 AF용 카메라 모듈, ODD(optical disk drive), 반도체 가공 장비, 초정밀 광학 장비, 초소형 가전제품의 엑츄에이터 등에 활용되고 있다. 또한 생물학적합성이 우수하고, 탄성계수가 자연 뼈와 유사하면서도 우수한 하중지탱능력을 가지고 있어 인공뼈 대체제로 사용되고 있다. 하지만 현실적으로 가격이 비싸 환자들에게 경제적인 부담이 크다. 이에 대해 김 교수는 “저의 연구는 국가적인 차원의 지원을 통해 새로운 대체물질 개발을 진작시킴으로서 환자들의 삶의 질 향상은 물론 경제적인 측면에서도 부담을 경감시켜주기 위한 연구입니다”라고 연구의 필요성과 공공성을 소개했다. 그는 최근 한국연구재단 핵심연구 과제인 ‘다양한 경사기능형 Ti-Ni계 형상기억합금 개발’을 시작했으며 이를 통해 능동형 스마트재료를 개발해내겠다는 목표를 밝혔다.





‘소재를 지배하는 자가 기술을 지배한다’라는 신념으로

  김연욱 교수는 연구자는 항상 국제적인 추세를 파악하고 대응하는 연구자세가 필요하다고 강조하며 급냉응고실험실에 소속된 학생들에게는 국내학술대회 뿐만 아니라, 국제학술대회에도 적극적으로 참가하여 논문을 발표하도록 지도하고 있다고 전했다. 그는 “우리 실험실 학생들에게 항상 ‘소재를 지배하는 자가 기술을 지배한다’라는 신념을 심어주고 있습니다. 졸업 후 연구소 및 산업현장에 진출해서도 항상 공부하고 준비하며 모든 문제에 적극적으로 대처하는 엔지니어가 되라고 당부합니다”라고 전했다. 김 교수는 형상기억합금을 급냉응고기술에 접목해 연구할 수 있도록 수많은 아이디어를 제공하고 현재까지도 공동으로 과제를 수행하고 있는 경상대학교 남태현 교수와 과거 지도교수인 미국 University of Wisconsin-Madison의 Thomas Kelly 교수에게 지면을 통해 감사를 전하고 싶다는 말도 빼놓지 않았다. 형상기억합금 연구 분야에서 그만의 입지를 다지며 연구성과를 쌓아가고 있는 김연욱 교수. 그의 연구성과가 인공뼈 대체재 시장에 희망을 던져주길 바라본다.



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