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.

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.