본 연구실은 금속 및 합금의 상변태를 다중 스케일에서 정밀하게 특성화하는 연구를 수행하고 있습니다. 이를 위해 주사전자현미경(SEM), 전자후방산란회절(EBSD), 듀얼빔 FIB, 투과전자현미경(TEM) 등 첨단 전자현미경 기법과 원자탐침단층촬영(Atom-Probe Tomography, APT) 등 다양한 분석 장비를 활용합니다. 이러한 분석법을 통해 미세조직 내의 상변태, 결정립계, 석출물의 분포와 조성, 계면에서의 원소 편석 현상 등을 원자 수준에서 규명할 수 있습니다. 특히, 상변태 과정에서 발생하는 미세구조의 변화와 계면에서의 원소 이동 및 석출 거동을 정량적으로 분석함으로써, 재료의 기계적·물리적 특성에 미치는 영향을 심도 있게 연구합니다. 예를 들어, 고엔트로피 합금, 고강도 알루미늄 합금, 스테인리스강 등 다양한 금속 시스템에서 상변태와 계면 거동이 내구성, 내식성, 피로 수명 등에 미치는 영향을 실험적으로 규명하고 있습니다. 또한, 실시간 또는 in-situ 관찰 기법을 통해 응고 및 열처리 중 상변태의 동적 거동을 분석하여, 실제 산업 공정과 연계된 연구도 활발히 진행 중입니다. 이러한 연구는 재료의 근본적인 거동을 이해하고, 새로운 고성능 금속 및 합금 개발에 필수적인 기초 데이터를 제공합니다. 나아가, 계면에서의 원소 편석, 석출물의 성장 및 분포 제어를 통해 재료의 신뢰성과 수명을 극대화할 수 있는 설계 지침을 제시하고 있습니다.

연구실은 고온 환경에서 우수한 기계적 특성을 갖는 내열 금속재료, 고엔트로피 합금, 고강도 알루미늄 합금 등 첨단 신소재의 개발과 이들의 산업적 응용을 위한 공정 최적화 연구를 중점적으로 수행하고 있습니다. 특히, 고엔트로피 합금의 응고 및 수지상 성장 거동을 in-situ 및 ex-situ 관찰 기법을 통해 분석하며, 이 과정에서 발생하는 미세조직의 진화와 기계적 특성의 상관관계를 규명합니다. 또한, 레이저 열처리, 레이저 질화, 레이저 쇼크 피닝, 3D 프린팅(적층제조) 등 첨단 가공 및 표면처리 공정을 적용하여 금속재료의 내마모성, 내식성, 표면 경도 등 기능성 향상을 위한 연구를 진행합니다. 예를 들어, 레이저 표면처리를 통한 황동 및 스테인리스강의 부식층 제거, 구상흑연주철의 마찰마모 특성 개선, 알루미늄 합금의 미세조직 제어를 통한 기계적 성능 극대화 등이 대표적인 연구 주제입니다. 이와 더불어, 산업 현장에서 요구되는 신소재의 대량생산 및 실용화를 위한 공정 스케일업, 신합금 설계, 3D 프린팅 기반 부품 제조 등 실용적 연구도 병행하고 있습니다. 이러한 연구는 자동차, 철도, 전자, 에너지, 국방 등 다양한 산업 분야에 적용될 수 있는 고성능 신소재와 혁신적 제조공정의 개발로 이어지고 있습니다.

본 연구실은 원자탐침단층촬영(Atom-Probe Tomography, APT)과 투과전자현미경(TEM), 주사전자현미경(SEM) 등 첨단 분석기술을 활용하여 금속 및 합금의 나노구조와 원자 수준의 조성 분포를 정밀하게 분석합니다. 이를 통해 나노 석출물, 클러스터, 계면의 원소 편석 현상, 2차원 전이금속 칼코제나이드 등 다양한 나노구조체의 형성과 진화 메커니즘을 규명하고 있습니다. 특히, APT를 이용한 3차원 원자 분포 분석은 기존의 전통적 분석법으로는 관찰이 어려운 미세한 석출물, 계면의 원소 농도 변화, 나노클러스터의 성장 거동 등을 정량적으로 파악할 수 있게 해줍니다. 이러한 연구는 고성능 열전소재, 초전도체, 2차원 소재, 고강도 합금 등 다양한 첨단 재료의 특성 향상에 필수적인 기초 정보를 제공합니다. 나아가, 나노구조 분석 결과를 바탕으로 재료의 전기적, 열적, 기계적 특성의 근본 원인을 규명하고, 새로운 기능성 소재의 설계 및 최적화에 기여하고 있습니다. 이와 같은 첨단 분석기술의 융합 연구는 신소재 개발의 패러다임을 선도하고 있습니다.