스마트 자동차에도 필요한 고부가가치 기능성 양극산화 피막처리 기술(3)

얼마 전에 알루미늄 양극산화 피막(AAO)으로 나노급 가스센서를 개발하는 LCD/반도체 부품 표면처리 업체에서 세미나를 한 이야기를 “고부가가치 기능성 양극산화 피막처리 기술(2)” 블로그를 통해 했었습니다. 가장 싸게 스마트 자동차 등 미래형 생활기기에 들어갈 나노급 센서를 만들 수 있는 기반이 되는 기술이 알루미늄 양극산화 피막의 나노 패턴 구조를 이용한 센서 개발 기술이라는 것은, 이미 선진국인 미국 일본 독일 영국 등 선진국에서 30년 전부터 발표되는 수많은 논문들과 특허들로 증명이 되고 있습니다.

AAO(Aluminium Anodic Oxide)를 기반으로 하는 기능성 양극산화 피막 처리 기술을 하려면, 피막의 형성원리와 전해액의 조성과 전해 공정 변수에 따른 피막의 조성과 물성 변화 그리고 피막의 형상 제어 기술 등의 자세한 기초 지식이 우선적으로 필요합니다.

이러한 기초 지식의 바탕 아래 피막을 결정화 시키거나, 피막만 녹이거나, 알루미늄 만 녹이거나, 피막을 복제해 내거나 하는 응용기술 등이 필요합니다. 이것으로 끝이 아닙니다.

이러한 응용기술을 기반으로 여러 가지 다양한 물성의 금속과 세라믹 또는 폴리머를 반응 시키거나, 다양한 복합제를 단층 또는 다층으로 만들어 부가가치가 높은 나노 기반 고기능성 부품을 만들어야 됩니다.

오래전에 100 미크론 두께의 알루미늄 포일을 관통하는 터널 에칭을 한 다음, 높은 유전 특성을 가지는 결정질 AAO 피막을 600 nm 형성한 후, 100 미크론 두께의 알루미늄 포일의 단면을 짜른 후, 결정질 AAO의 손상이 없이, 알루미늄 만 녹여내어, 터널 엣칭 된 표면에 형성된 결정질 AAO만 남게 한 다음, 그 형상을 보고 초기 엣칭 된 터널의 형상이 어떤 모양인지 연구하는 실험을 한 적이 있습니다.

이 경우에 적용된 기술은 엣칭 터널 표면에 형성된 결정질 알루미나는 손상 받지 않고 단시간에 침전물 없이 깨끗하게 알루미늄만 녹여내는 공정입니다. 이러한 기술을 응용함으로서 기가 막힌 나노 기반 초소형 기능성 부품을 제조할 수 있습니다.

아래 사진은 제가 한 실험 중 하나인 터널 에칭 후에 결정질 AAO 피막을 형성시킨 후 알루미늄만 녹여낸 포일의 주사전자 현미경 단면 확대 사진입니다. 사진에서 보이는 알루미늄 포일의 위에서 아래로 일직선 방향으로 관통한 수많은 파이프 형태의 막대기들이 터널 에칭 된 모양을 나타내고 있는 것입니다. 자세한 내용은 생략합니다.