두랄루민, 경량과 강도의 완벽한 조화

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두랄루민(Duralumin)은 경량성과 강도를 동시에 갖춘 합금이다. 알루미늄을 주성분으로 하며 약간의 구리(Cu), 마그네슘(Mg), 그리고 망간(Mn)을 첨가해 만든다.

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1903년 독일의 알프레드 빌름(Alfred Wilm)이 개발한 두랄루민은 철보다 약 3분의 1 정도 가벼우면서도 강도가 매우 높은 게 특징이다. 두랄루민은 알루미늄의 낮은 밀도와 높은 내식성을 유지하면서, 첨가된 구리가 합금 내 석출경화(Precipitation Hardening)를 통해 금속 구조를 강화하는 원리로 제작된다. 이 과정에서 합금은 높은 강도와 우수한 기계적 성질을 가지게 되며, 열처리를 통해 추가적인 경화를 유도할 수 있다.

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초기 두랄루민은 주로 비행기 동체와 같은 항공기 제조에 사용되어 항공 산업의 발전을 크게 촉진했다. 이후 기술이 발전하면서 망간(Mn)과 규소(Si)를 추가한 초두랄루민(Super Duralumin)이 개발되어, 더 높은 강도와 경량성을 갖춘 합금으로 진화했다.

 

 

 

고강도 고연성 소재, 산업 전반에서 활용돼

두랄루민은 첨단 기술과 일상생활 모두에서 필수적인 소재로, 그 활용 범위는 계속 확장되고 있다. 경량화와 내구성이 요구되는 다양한 분야에 쓰이는데 금속의 구조적 안정성을 높이고 부식 저항성을 강화한다.

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두랄루민은 비행기 동체와 날개, 우주선 부품에 사용되며, 경량성과 강도를 바탕으로 항공기와 우주선의 성능을 크게 향상시킨다. 자동차와 철도 차량에서는 프레임과 차체 구성에 사용되어 무게를 줄이고 연비를 개선하며, 선박에서는 부식 저항성과 내구성을 발휘한다. 전자 기기에서는 노트북, 스마트폰, 드론의 외장재로 활용되어 경량화와 내구성을 제공한다. 스포츠 및 레저 분야에서는 고급 자전거 프레임, 등산 장비, 캠핑용품, 골프 클럽에 사용되어 편리성과 성능을 극대화한다. 건축 및 인프라에서는 고층 빌딩 구조물, 다리, 창문 및 문틀에 적용되며, 군사 장비와 의료 기기에서도 경량성과 내구성을 발휘해 휠체어, 외과 장비 등에 사용된다.

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고급스러움을 강조하면서도 차별화된 프리미엄 경험을 제공하기 신용카드에 두랄루민이 쓰이기도 했다. 현대카드는 프리미엄 카드인 레드카드에 두랄루민 소재를 적용해 '더 레드(the red)' 카드를 출시한 바 있으며 신한카드는 두랄루민 합금에 금 도금을 한 '더 프리미어 골드 에디션 카드를 내놓기도 했다.

 

 

 

 

AI와 데이터 기반 설계 기술의 도입으로 고강도, 고연성 합금의 가능성도 확대되고 있다. 지난 2022년 울산과학기술원(UNIST) 기계공학과 정임두 교수 연구팀은 AI를 통해 최적의 첨가 원소 혼합 비율과 공정 조건을 신속하게 도출하는 딥러닝 모델을 개발했다.

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이 모델은 5분 이내에 우수한 기계적 특성을 지닌 합금의 공정 조건을 추천할 수 있다. 실제로 AI가 추천한 화학 조성과 공정 조건을 적용하여 제작된 7000시리즈 알루미늄 합금은 기존 상용 소재보다 강도가 20% 이상 높고, 연성은 2.5배 이상 향상된 것으로 확인되었다. 이러한 연구는 미래 모빌리티용 합금 소재 개발에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.

 

 

 

대한항공, 퇴역 비행기로 만든 두랄루민 굿즈 선보여

사이클링 프로젝트도 눈길을 끈다. 지난해 9월, 대한한공은 퇴역한 보잉 777-200ER 항공기(HL7721)의 동체를 활용한 업사이클링 굿즈를 출시한 바 있다. 이 항공기는 2003년부터 2020년까지 운항하며 전 세계 98개 공항을 11,637회 오갔고, 총 비행 거리는 약 6,282만 km에 달한다. 대한항공은 이 항공기의 동체 일부를 잘라 네임택과 골프 볼마커를 제작했다.

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여기에 사용된 재료가 바로 두랄루민이다. 동체 부분에 따라 하늘색, 파란색, 빨간색 등 다양한 색상이 적용되었다. 각 제품에는 일련번호가 새겨져 있어 희소가치를 높였고, 네임택 구매 시 선착순으로 이름과 연락처를 각인해주는 서비스도 제공했다. 이러한 업사이클링 굿즈는 대한항공의 ESG(환경·사회·지배구조) 경영 실천의 일환으로, 자원을 재활용해 환경 보호에 기여하고 항공기와의 추억을 가진 고객들에게 새로운 즐거움을 선사하기 위해 기획됐다.

 

 

대한항공이 퇴역한 보잉 777-200ER(HL7721)의 동체를 소재로 만든 기념품 [사진=대한항공]

 

 

두랄루민은 항공우주, 모빌리티, 에너지 분야에서 핵심 소재로 자리 잡고 있다. 스페이스X와 같은 민간 우주 산업의 확대, 미래 모빌리티 분야의 전기차(EV), 자율주행차의 경량화 및 강도 강화가 중요한 과제로, 두랄루민이 배터리 케이스와 충격 흡수 부품 등에서 더욱 널리 사용될 전망이다.

 

 

 

언어와 문자의 사용과 인류 문명