철 불순물 봉쇄해 마그네슘 내식성 높였다

울산과학기술원(UNIST) 신소재공학과 박성수 교수팀이 마그네슘 합금 속 철 불순물을 미세 입자 내부에 가두는 설계 기술을 개발했다. 철을 완전히 제거하지 않고도 부식을 억제하는 방식으로, 개발 합금의 부식 속도는 연간 22.2㎜에서 0.38㎜로 낮아졌다. 소금물에 사흘간 담근 시험에서도 합금의 형태가 변하지 않았다.

연구팀은 합금에 극미량의 스칸듐을 넣어 철 함량이 높은 중심부를 스칸듐 화합물이 껍질처럼 둘러싸는 ‘코어-쉘’ 구조를 만들었다. 이 구조가 철과 주변 마그네슘의 직접 접촉을 차단하면서 표면 손상을 일으키는 반응을 막았다. 알루미늄과 망간이 들어간 대표 상용 합금인 AZ31 계열에 같은 기술을 적용하자 부식 속도도 기존의 7분의 1 수준으로 줄었다.

마그네슘은 구조용 금속 가운데 가장 가벼워 자동차와 항공우주, 드론 등 경량화가 중요한 분야의 소재로 꼽힌다. 그러나 수분과 염분에 쉽게 부식되는 특성이 상용화를 가로막아 왔다. 원료에 섞인 미량의 철이 마그네슘과 반응해 부식을 빠르게 진행시키기 때문에 기존에는 철 함량을 최대한 낮춘 값비싼 초고순도 원료가 필요했다.

이번에 개발한 합금은 기존 초고순도 합금보다 철 함량이 6배 이상 높은데도 부식이 더 느리게 진행됐다. 초고순도 원료 의존도를 낮추면서 내식성을 확보할 수 있어 마그네슘 소재의 가격 부담을 줄이고 미래항공과 방산 등에서 산업 경쟁력을 높일 설계 기술로 기대된다. 연구 결과는 국제학술지 ‘사이언스 어드밴시스’에 2026년 7월 23일 온라인 게재됐으며, 과학기술정보통신부와 한국연구재단의 지원을 받았다.