이태선 부교수

알루미늄 접합 공정에서 전극 표면에 발생하는 피팅(Pitting) 및 합금화 현상으로 인한 공정 불안정성을 해결하기 위한 연구를 수행하고 있습니다. Cu-Cr 및 Cu-Cr-Zr 등 전극 소재의 조성을 최적화하고 Radius 팁과 Flat 팁 형상에 따른 접합 품질 차이를 분석하여 전극 수명과 용접 안정성 간의 상관관계를 규명하는 데 초점을 맞추고 있습니다. A6451-T4 알루미늄 합금을 대상으로 한 연구에서는 전극 형상 최적화를 통해 용접 가능 범위(Weld Lobe)를 20% 이상 확장하는 성과를 도출하였으며, 이를 바탕으로 산업 현장에서 활용 가능한 전극 관리 기준(Dresser cycle)을 제안하였습니다. 이러한 연구 결과는 자동차용 고강도 알루미늄 판재 접합 및 핫스탬핑 부품의 점용접 공정에 적용되어 생산 라인의 전극 교체 주기 관리와 용접 품질 안정화에 기여할 수 있는 실용적 기술 기반을 제공합니다. 현재 기술성숙도는 TRL 4-5 수준으로, 실험실 규모 검증을 넘어 실제 산업 공정 적용을 위한 검증 단계에 있습니다.

고강도 강판과 알루미늄을 접합할 때 발생하는 취성 금속간 화합물(IMC)의 형성을 억제하기 위한 고체 상태 접합 기술을 연구하고 있습니다. 초음속 충돌(Impact Welding)을 이용하여 원자 단위의 결합을 유도하고, 접합 계면에 형성되는 파형 계면(Wavy Interface)의 생성 메커니즘을 규명하기 위해 SPH(Smoothed Particle Hydrodynamics) 수치 해석 기법을 적용하고 있습니다. 이를 통해 충돌 속도, 각도, 재료 조합에 따른 계면 거동을 정밀하게 예측하고 최적 공정 조건을 도출하고 있습니다. Al-Steel 이종 금속 접합 실험에서는 인장 전단 강도 150~200 MPa를 달성하였고, 취성 상인 IMC 층의 두께를 1~2μm 이하로 제어하는 데 성공하였습니다. 해당 기술은 알루미늄-철강 이종금속으로 구성되는 자동차 부품 접합과 경량 구조물 접합 분야에 적용 가능하며, 기존 용융 용접 방식에서 발생하던 취성 파괴 문제를 근본적으로 해결할 수 있는 대안으로 평가됩니다. 현재 기술성숙도는 TRL 4 단계입니다.

기존 SPR(Self-Piercing Riveting) 기술이 고강도 재료에 적용될 때 나타나는 균열 발생 한계를 극복하기 위해 고속 충돌 리벳팅 공정을 연구하고 있습니다. 기화식 포일 액추에이터의 팽창 압력을 활용하여 별도의 가압 하드웨어 없이 리벳을 초고속으로 구동함으로써 기계적 결합과 야금학적 결합을 동시에 유도하는 하이브리드 접합 방식을 개발하였습니다. 이 방식은 접합부에 가해지는 충격 에너지를 정밀하게 제어함으로써 고강도 소재에서도 균열 없이 견고한 결합을 형성할 수 있도록 설계되었습니다. 관련 특허(출원번호 1020240085492) 기반의 시작품 장치를 설계하고 유사 산업 환경에서의 테스트를 완료하였습니다. 해당 기술은 자동차 경량화 차체 부품 접합과 배터리 모듈 프레임 부품화 공정에 적용 가능하며, 향후 전기차 경량 구조 부품 제조 공정에서 기존 접합 방식의 대안으로 활용될 수 있을 것으로 판단됩니다. 현재 기술성숙도는 TRL 5 수준으로 실증 단계에 근접해 있습니다.