열·마모에 두루 강한 나노 복합구조 기반 슈퍼 코팅막 기술 개발

국내 연구진이 항공기 등 400도 이상 높은 온도와 극한의 부식 환경에도 버텨야 하는 부품에 적용할 수 있는 나노 복합구조의 슈퍼 코팅막 기술을 개발했다.

한국생산기술연구원은 박인욱 첨단표면공정그룹 수석연구원이 이끄는 연구팀이 소재 표면에 나노 복합구조를 갖춘 코팅막을 형성하는 방식으로 부품 성능을 향상시키는 다기능성 슈퍼 코팅막 원천기술을 개발했다고 12일 밝혔다.

연구팀은 코팅막 형성에 필요한 결정입자와 비정질입자를 초고온 플라즈마 상태에서 혼합해 나노 수준의 균일한 조성을 갖는 다양한 종류의 나노 복합구조 구현에 성공했다.

결정입자는 질화물,탄화물,산화물,브롬화물 등의 원자가 규칙적으로 배열돼 있는 입자를, 비정질입자는 세라믹,금속,다이아몬드 구조 탄소재료 등의 원자 배열이 불규칙적으로 흩어져 있는 입자를 말한다.

나노 복합구조를 지닌 슈퍼 코팅막은 혼합 방식에 따라 내마모성, 내열성, 내식성, 내산화성 등 한 번 코팅으로 최대 5가지 특성을 부여할 수 있다. 부품 용도에 따라서는 원하는 특성을 선택적으로 강화할 수도 있다.

연구팀에 따르면, 기존 표면 처리는 도금과 같이 특정 화합물을 물에 용해시켜 금속에 덧입히는 습식 방식인 탓에 습식 과정에서 폐액이나 독성 물질이 배출되기도 한다. 반면, 이번에 개발한 기술은 진공 플라즈마 상태를 활용한 건식 방식으로, 작업자 안전을 보장하고 환경 친화적인 점이 특징이다.

연구팀은 이 기술을 활용하면 그동안 스위스 등 해외 업체에 의존한 코팅 장비의 최적 작동 조건을 기업이 자율적으로 설정할 수 있어 코팅막을 바꿀 때마다 지급했던 2~3000만원 상당의 해외 기술료도 줄일 수 있을 것으로 내다봤다.

박인욱 수석연구원은 "코팅막 기술은 전투기 부품에 적용하기 위해 처음 개발됐지만, 제조업 부품 전반에 두루 적용할 수 있는 고부가가치 원천기술이기도 하다"며 "후속 연구를 통해 초 고경도, 윤활성 등 최대 7가지 특성을 지닌 슈퍼 코팅막을 개발해 항공,우주용 외에도 전 제조업 부품에 광범위하게 적용할 계획이다"라고 말했다.

IT조선 노동균 기자 saferoh@chosunbiz.com