금속의 부식과 서리방지, 마찰력 감소 등에 적용

동의대 금속소재공학전공 정찬영 교수는 최근 경량금속(알루미늄) 합금 표면에 초발수 기능을 구현하는 기술을 개발해 다수의 특허를 출원했다. 정 교수의 기술 개발 내용은 '표면처리저널' 6월호(표면처리신문사 발행)에도 게재되었다.

정 교수는 동의대 신소재공학부 금속소재공학과 대학원생들과 금속표면에 친수 및 발수 기능을 의료, 선박, 자동차, 항공, 파이프, 가드레일, 맨홀, 조명, 전자기기 등의 다양한 산업 분야에 적용하는 연구를 진행하고 있으며, 최근 10개월 동안 15개 이상의 특허를 단독 출원(동의대학교 산학협력단)했다. 또한 산업에서 바로 활용 가능한 원천기술을 개발하여 해외(미국) 특허를 보유하고 있다.

물방울이 표면에서 쉽게 이탈되는 성질인 초발수 특성은 유리에 적용되고 있으나, 금속 합금에 표면구조물을 정교하게 제어하여 초발수(초친수) 기능을 구현하는 방법은 처음으로 소개된 것이다.

금속 표면의 초발수 기능은 바닷물 등에 노출되는 선박의 부식방지와 자동차와 항공기 부품의 결로 방지, 마찰력 감소로 원활한 액체의 흐름을 위한 배관, 박테리아의 접착력 방지를 위한 의료용 장비 등에 적용이 가능하다. 친수성의 경우 열교환기와 같은 부품에 적용하면 냄새 제거와 열교환 효율이 높아진다.

정 교수는 "금속 합금에 발수력을 극대화시킬 수 있는 구조물을 구현하는 기술은 쉽지 않습니다. 알루미늄 표면에 발수성을 띄게 하는 기존 기술도 존재합니다. 하지만, 종래의 연구는 발수성 표면을 만들기 위해 표면에너지가 낮은 폴리머 코팅 및 윤활제 충진 등 다양한 방법으로 후처리 코팅이 필요하고, 제작 공정 비용이 높고 복잡해 상업성이 떨어집니다"고 전하고, "이번에 소개되는 기술은 금속 표면에 나노 구조물 형태 및 크기를 제어하여 발수(친수) 기능을 극대화 시킵니다. 정교하게 제어된 산화물을 가진 기능성 표면은 부식 방지, 결빙 방지, 서리 방지, 마찰력 감소 및 내열성 향상 등의 기능적인 개선과 더불어 외관 품질(색깔) 개선을 기대할 수 있습니다. 대면적 금속 표면에 하이브리드 나노 구조물을 빠른 속도로 구현해서 저렴한 비용으로 친수성과 발수성을 구현할 수 있습니다. 양극산화 방법은 재료 크기의 제한이 없고 장치비용 등 가격경쟁력이 우수한 것이 장점입니다"고 밝혔다.

정찬영 교수는 지난 2013년 미국 스티븐스 공과대학(Stevens Institute of Technology)에서 미 해군(Office of Naval Research)으로부터 연구비 지원을 받아 내식성 향상을 목적으로 양극산화를 통해 알루미늄 표면에 초발수성을 구현하는 기술로 박사학위를 받았다. 미국 피츠버그에 있는 세계적인 알루미늄 기업 알코아 기술연구소(Alcoa Technical Center)의 표면처리 파트에서 Senior Engineer로 연구를 지속했고, 그 후 LG전자 선행개발 연구소 (CTO)에서 2017년까지 Senior Research Engineer(Part Leader)로 재직했다. 2017년부터 동의대 신소재공학부 금속소재공학과 교수로 재직하면서 알루미늄 표면처리 기술 개발과 산업적 상용화를 위한 연구를 진행하고 있다.

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