이광민 연구실
신소재공학부 이광민
이광민 연구실은 신소재공학부를 기반으로 비철재료, 특히 고엔트로피 합금 및 생체의료용 금속재료의 개발과 금속 표면처리, 나노구조 제어 기술을 선도적으로 연구하고 있습니다. 본 연구실은 다양한 원소를 조합한 고엔트로피 합금의 설계 및 제조, 미세조직 및 상변태 분석, 기계적·전기화학적 특성 평가 등 기초부터 응용까지 폭넓은 연구를 수행하고 있습니다. 최근에는 Co, Ti, Mo, Nb, Zr, W 등 다양한 원소를 활용한 고엔트로피 합금 및 중엔트로피 합금의 생체적합성, 내식성, 기계적 강도 향상에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있습니다.
또한, 본 연구실은 금속 및 합금의 표면처리와 나노구조 제어 기술 개발에 중점을 두고 있습니다. 양극산화, 플라즈마 질화, 산질화, 스퍼터링, DLC 및 c-BN 박막 코팅 등 첨단 표면처리 공정을 적용하여 금속 표면의 내식성, 내마모성, 생체적합성, 항균성 등 다양한 기능을 극대화하는 연구를 진행하고 있습니다. 특히, TiO2 나노튜브, 나노콘, 나노로드 등 나노구조 표면의 형성 및 하이드록시아파타이트(HA) 등 생체활성 물질의 코팅 기술을 통해 임플란트 및 의료기기의 성능을 혁신적으로 향상시키고 있습니다.
본 연구실은 다양한 정부지원 과제와 산학협력 프로젝트를 수행하며, 의료용 임플란트, 인공관절, 스텐트, 치과 보철물 등 생체의료기기뿐만 아니라, 고내식·고강도 산업용 부품, 에너지 소재 등 다양한 산업 분야로 연구 성과를 확장하고 있습니다. 또한, 특허 출원 및 기술이전, 논문 발표, 국제 학술대회 참가 등 활발한 연구 활동을 통해 국내외 학계 및 산업계에서 높은 평가를 받고 있습니다.
연구실은 진공 아크 용융, 분말야금, 스퍼터링, PVD/CVD 등 다양한 첨단 제조 및 표면처리 공정을 직접 보유 및 운용하고 있으며, 미세조직 분석, 기계적 특성 평가, 전기화학적 특성 평가, 생체적합성 평가 등 다각도의 실험 및 분석 역량을 갖추고 있습니다. 이를 바탕으로 차세대 바이오 소재 및 기능성 금속재료의 실용화와 상용화를 목표로 연구를 지속하고 있습니다.
이광민 연구실은 앞으로도 고엔트로피 합금 및 금속 표면처리 분야에서 세계적 수준의 연구 역량을 바탕으로, 미래형 생체의료 소재 및 에너지 융합 소재 개발을 선도하며, 학문적·산업적 가치를 창출하는 데 기여할 것입니다.
Titanium Nanotubes
Nano-cones
Hydroxyapatite Coating
비철재료 및 고엔트로피 합금의 개발
본 연구실은 비철재료, 특히 고엔트로피 합금(HEA) 및 생체의료용 합금 개발에 중점을 두고 있습니다. 최근에는 Co, Ti, Mo, Nb, Zr, W 등 다양한 원소를 조합하여 새로운 고엔트로피 합금 및 중엔트로피 합금을 설계하고, 이들의 미세조직, 기계적 특성, 전기화학적 특성에 대한 연구를 활발히 수행하고 있습니다. 이러한 합금들은 기존의 스테인리스강이나 코발트-크롬 합금에 비해 우수한 내식성, 기계적 강도, 생체적합성을 동시에 확보할 수 있어 차세대 생체재료로 각광받고 있습니다.
특히, 진공 아크 용융, 분말야금, 스퍼터링 등 다양한 제조공정을 적용하여 합금의 조성 및 미세조직을 정밀하게 제어하고, 열처리 및 가공 조건에 따른 상변태, 석출 거동, 강화 메커니즘을 체계적으로 분석합니다. 이를 통해 고엔트로피 합금의 상안정성, 변형거동, TRIP 효과, 피팅 및 균열 저항성 등 실질적 응용에 필요한 핵심 물성을 확보하고 있습니다.
이러한 연구는 의료용 임플란트, 인공관절, 스텐트 등 생체의료기기뿐만 아니라, 고내식·고강도 산업용 부품, 에너지 소재 등 다양한 분야로의 확장 가능성을 지니고 있습니다. 본 연구실은 국내외 산학연 협력 및 정부과제 수행을 통해 고엔트로피 합금의 실용화와 상용화를 선도하고 있습니다.
금속 표면처리 및 나노구조 제어 기술
본 연구실은 금속 및 합금의 표면처리와 나노구조 제어 기술 개발에 탁월한 역량을 보유하고 있습니다. Ti 및 그 합금, 스테인리스강, 지르코니아 등 다양한 금속재료의 표면에 대해 양극산화, 플라즈마 질화, 산질화, 스퍼터링, PVD/CVD, DLC 및 c-BN 박막 코팅 등 첨단 표면처리 공정을 적용하여 내식성, 내마모성, 생체적합성, 항균성 등 표면 특성을 극대화하는 연구를 수행하고 있습니다.
특히, TiO2 나노튜브, 나노콘, 나노로드, 나노파이버 등 다양한 나노구조를 형성하여 표면의 활성화 및 기능성 향상에 기여하고 있습니다. 이러한 나노구조 표면은 세포 부착 및 증식, 골유착, 약물전달, 광촉매 활성 등 다양한 생체 및 환경 응용에 효과적임이 입증되었습니다. 또한, 하이드록시아파타이트(HA), β-TCP, Ag, GRGDS 펩타이드 등 생체활성 물질의 코팅 및 기능화 기술을 통해 임플란트 표면의 생체적합성과 항균성을 동시에 향상시키는 연구도 활발히 진행되고 있습니다.
이와 더불어, 표면처리 공정에 따른 미세구조, 결정상, 화학조성, 두께, 접착력, 경도, 마찰계수, 내식성 등 다양한 특성평가를 정밀하게 수행하며, 실제 임상 및 산업 현장에 적용 가능한 표면처리 기술의 상용화 및 특허화에도 적극적으로 참여하고 있습니다.
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Electrochemical characterization of passive film and corrosion in Co-rich high entropy alloys in Ringer`s solution
이광민, 이문규, Ahmad Zakiyuddin, 박찬진
Journal of Materials Research and Technology-JMR&T, 202409
2
The microstructure, mechanical compression, and electrochemical behavior of novel equiatomic CoCrMoNiW and Co-rich Co50Cr12.5Mo12.5Ni12.5W12.5 high-entropy alloys fabricated by vacuum arc remelting
이문규, 강두리, 이광민
INTERNATIONAL JOURNAL OF REFRACTORY METALS & HARD MATERIALS, 202404
3
TiO2 nanocone photoanodes by Ar ion-beam etching and physics-based electrochemical impedance spectroscopy
NGUYEN DANG THANH, 신의철, 민동렬, 박현우, 김현영, 윤두현, 이광민, 이종숙
ELECTROCHIMICA ACTA, 202403
2
준안정 2상 조직의 Co-rich 고엔트로피 생체의료용 합금 개발
