HiteP2
재료화학공학과 박주현
HiteP2 연구실은 철강 및 비철금속 소재의 고청정화, 고기능화, 그리고 친환경 제조 공정 개발을 목표로 하는 세계적 수준의 금속공학 연구실입니다. 본 연구실은 비금속 개재물의 형성, 진화, 제어 기술을 중심으로, 철강 및 합금의 품질 향상과 첨단 소재 개발에 기여하고 있습니다. MgAl2O4 스피넬, Al2O3, TiN, MnS 등 다양한 개재물의 거동을 실험과 열역학적 계산, 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 체계적으로 분석하며, 이를 바탕으로 고청정 스테인리스강, 고망간강, 고엔트로피 합금 등 차세대 금속소재의 제조 공정 최적화에 앞장서고 있습니다.
또한, 본 연구실은 고온 물리화학 및 슬래그-금속-내화물 다상 반응에 대한 심층 연구를 수행합니다. 슬래그의 점도-구조 상관관계, 산화환원 평형, 슬래그-내화물 계면 반응, 슬래그의 환경친화적 설계 등 다양한 주제를 다루며, 라만 분광, FT-IR, NMR 등 첨단 분석기법과 FACTSAGE 등 시뮬레이션 도구를 적극적으로 활용합니다. 이를 통해 제강, 정련, 주조, 재활용 등 다양한 공정에서 슬래그의 역할을 정량적으로 규명하고, 실제 산업 현장에 적용 가능한 최적의 슬래그 및 내화물 설계 방안을 제시합니다.
최근에는 전기로(EAF) 공정의 CO2 저감, 직접환원철(DRI) 및 HBI의 활용, 산업폐기물 및 전자폐기물로부터의 귀금속·희유금속 회수, 고엔트로피 합금의 청정 제조 등 지속가능한 금속소재 산업을 위한 친환경·순환경제형 공정 개발에도 연구의 폭을 넓히고 있습니다. 슬래그-금속-내화물-개재물 간의 다상 반응을 정밀하게 제어함으로써, 고부가가치 금속소재의 생산성과 품질을 동시에 향상시키는 혁신적 기술을 선도하고 있습니다.
HiteP2 연구실은 국내외 유수의 철강·비철금속 기업, 반도체·자동차·에너지·항공우주 등 다양한 산업체와의 산학협력을 통해 실질적 산업적 파급효과를 창출하고 있습니다. 또한, 다수의 특허, 논문, 국제학술대회 발표, 수상 경력을 보유하고 있으며, 차세대 금속공학 인재 양성에도 힘쓰고 있습니다.
앞으로도 본 연구실은 금속소재 산업의 미래를 선도하는 창의적이고 실용적인 연구를 지속적으로 수행하여, 탄소중립, 자원순환, 첨단소재 개발 등 글로벌 이슈 해결에 기여할 것입니다.
Inclusion Formation in Stainless Steel
Reoxidation Phenomena
Thermodynamics of Inclusions
고청정 철강 및 비금속 개재물 제어 기술
본 연구실은 고청정 철강 및 합금의 제조를 위한 비금속 개재물 제어 기술을 중점적으로 연구하고 있습니다. 철강 및 합금의 품질을 결정짓는 가장 중요한 요소 중 하나는 비금속 개재물의 종류, 크기, 분포, 그리고 조성입니다. 특히, MgAl2O4 스피넬, Al2O3, TiN, MnS 등 다양한 개재물의 형성과 진화, 그리고 이들이 최종 제품의 기계적 특성 및 내식성에 미치는 영향을 체계적으로 분석합니다. 이를 위해 실험적 방법과 더불어 열역학적 계산, 컴퓨터 시뮬레이션(FACTSAGE 등)을 적극적으로 활용하여 개재물의 형성 메커니즘과 거동을 예측하고, 실제 공정에 적용 가능한 제어 방안을 도출합니다.
비금속 개재물 제어는 단순히 개재물의 양을 줄이는 것에 그치지 않고, 개재물의 조성과 형태를 조절하여 오히려 소재의 결정립 미세화, 기계적 특성 향상, 내식성 증진 등 긍정적인 효과를 유도하는 방향으로 발전하고 있습니다. 예를 들어, 특정 산화물 개재물이 결정립 미세화의 핵 역할을 하도록 유도하거나, 스피넬 개재물을 제어하여 연속주조 시 노즐 막힘을 방지하는 등 다양한 응용 연구가 이루어지고 있습니다.
이러한 연구는 고청정 스테인리스강, 고망간강, 고엔트로피 합금 등 차세대 첨단 금속소재의 개발과도 밀접하게 연관되어 있습니다. 본 연구실은 산업 현장과의 긴밀한 협력을 통해 실제 제강 및 주조 공정에 적용 가능한 개재물 제어 기술을 개발하고, 이를 바탕으로 반도체, 자동차, 에너지, 항공우주 등 다양한 산업 분야의 고부가가치 금속소재 생산에 기여하고 있습니다.
고온 물리화학 및 슬래그-금속-내화물 다상 반응 연구
본 연구실은 철강 및 비철금속 제조 공정에서 발생하는 고온 물리화학 반응, 특히 슬래그-금속-내화물 간의 다상 반응을 심도 있게 연구합니다. 슬래그는 금속 용탕 내 불순물 제거, 개재물 흡수, 열전달, 내화물 보호 등 다양한 역할을 수행하며, 슬래그의 조성, 구조, 점도, 산화환원 특성 등은 최종 금속 품질에 직접적인 영향을 미칩니다. 본 연구실은 슬래그의 점도-구조 상관관계, 산화물 네트워크의 해리 및 중합 현상, 슬래그 내 금속 산화물(FeO, MnO, TiO2 등)의 거동, 그리고 슬래그-내화물 계면에서의 반응 및 침식 메커니즘을 실험과 시뮬레이션을 통해 규명합니다.
특히, 전기로(EAF), 래들(LF), 진공정련(RH), 연속주조 등 다양한 제강 공정에서 슬래그와 내화물의 상호작용, 예를 들어 마그네시아 내화물과 FeO-rich 슬래그 간의 마그네시오위스티타이트 보호층 형성, CaF2 첨가에 따른 내화물 침식 및 슬래그 유동성 변화, 슬래그-내화물-금속 계면에서의 다상 평형 및 반응속도론 등을 정량적으로 분석합니다. 또한, 슬래그의 구조적 특성을 라만 분광, FT-IR, NMR 등 첨단 분석기법으로 해석하여, 슬래그의 물리화학적 특성과 공정 최적화의 연관성을 밝히고 있습니다.
이러한 연구는 고청정 강 및 합금 생산, 내화물 수명 연장, 슬래그의 재활용 및 환경친화적 공정 개발, 귀금속 및 희유금속의 회수, 탄소중립형 제철공정 등 다양한 미래 지향적 금속소재 산업의 핵심 기반 기술로 확장되고 있습니다. 본 연구실은 실험실 규모의 기초 연구부터 산업 현장 적용을 위한 공정 시뮬레이션, 그리고 실제 플랜트 적용까지 전주기적 연구를 수행하고 있습니다.
1
Thermodynamic Investigation on the Formation of Inclusions containing MgAl2O4 Spinel during 16Cr-14Ni Austenitic Stainless Steel Manufacturing Processes
Park
Mater. Sci. Eng. A, 2008
2
Characterization of Non metallic Inclusions in High Manganese and Aluminum-Alloyed Austenitic Steels
Park et al.
Metall. Mater. Trans. A, 2012
3
Effect of CaO/Al2O3 ratio of ladle slag on formation behavior of inclusions in Mn and V alloyed steel
Shin and Park
ISIJ Int., 2018
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수소환원철 전용 전기용융로 공정 기초 설계 기술 개발
2
스크랩 대체 직접환원철 30% 이상 활용 전기로 공정 기술개발
3
저품위 고상 복합자원의 자원순환 오픈 플랫폼 구축을 위한 희소금속 농축회수(처리량 200kg/일) 원천기술개발
