철 불순물 가둬 마그네슘 부식 억제

울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 박성수 교수팀이 마그네슘 내부의 철 불순물을 제거하지 않고 미세 입자에 가두는 방식으로 내식성을 높인 합금을 개발했다. 마그네슘-알루미늄 합금에 소량의 스칸듐을 첨가해 철과 마그네슘의 직접 접촉을 막았으며, 소금물 실험에서 부식 속도를 기존 합금의 약 60분의 1로 낮췄다.

스칸듐을 넣으면 철이 많은 중심부를 철이 거의 없는 스칸듐 화합물 껍질이 감싸는 코어-셸 구조가 형성된다. 연구팀은 여러 원소를 이론적으로 계산해 스칸듐을 첨가물로 선정했다. 스칸듐이 없는 합금은 소금물에 사흘간 담근 뒤 심하게 부식됐지만, 첨가한 합금은 큰 형태 변화가 없었다. 무게 변화를 토대로 측정한 부식 속도도 연간 22.2㎜에서 0.38㎜로 줄었다.

마그네슘은 구조용 금속 가운데 가장 가볍고 알루미늄보다도 가벼워 자동차와 항공기, 드론, 휴대용 전자기기의 경량화 소재로 주목받아 왔다. 그러나 물기와 소금기에 쉽게 부식되는 특성이 활용 확대를 가로막았다. 특히 상용 원료에 섞인 미량의 철은 주변 마그네슘이 먼저 녹게 해 표면 손상을 빠르게 키우는 요인으로 지목돼 왔다.

알루미늄뿐 아니라 망간과 아연 등이 들어간 상용 마그네슘 합금에서도 극미량의 스칸듐만으로 부식 속도가 7분의 1 수준까지 낮아졌다. 개발 합금은 초고순도 합금보다 철 불순물이 6배 이상 많으면서도 부식 속도가 더 느려, 고순도 원료 의존도를 줄일 가능성을 보여줬다. 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받은 연구 결과는 국제 학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 2026년 7월 23일 온라인 게재됐다.