처리 공정이 간단하고 경제적이면서 내구성있는 초발수 표면처리 기술

한 동안 국가 연구 프로젝트로 초발수에 대한 분야가 무슨 큰 연구나 되는 것 처럼 연구비가 많이 쓰여지는 것을 보았습니다.

저와 가까이 있는 다른 팀에서도 자기 전공이 아니면서 아이디어를 훔쳐서 과제를 만들어 국가 연구비를 받았으나, 연구 방향을 못잡아 엉뚱한 곳에 연구비를 낭비하는 것을 보았습니다. 제가 사실은 알루미늄 양극 산화 피막으로 박사 학위를 받았고 양극 산화 피막을 TEM(투과 전자 현미경)으로 공정에 따라 변화하는 엄청나게 많은 실제 피막들을 직접 보았습니다. 2003 년경 연구소내에 MEMS 제작이 한창 붐을 탈 때, 양극 산화 피막을 응용하는 것에 대해 아이디어를 주기도 했습니다. 왜냐하면 양극 산화 피막은 전해 공정 변수에 따라 피막의 기공이 20 - 200nm까지 규칙적으로 벌집 모양으로 자동적으로 배열되어 산화피막이 형성되므로, 그것을 복제해서 몰드를 만들어 임프린팅을 할 수 있기 때문입니다.

이 말을 들은 몇 몇 연구책임자들이 쉽게 생각하고 나를 배제하고 국가 대형 프로젝트를 만들어 수행했습니다. 그런데 쉬울 줄 알았던 양극산화피막 기술이 쉽지 않습니다. 왜냐하면 피막이 주사 전자 현미경으로는 잘 보이지 않는 nm 사이즈이어서 입니다. MEMS는 마이크로 단위니까 한술 더떠서 NEMS(나노메터) 패턴을 만든다고 합니다. 그러더니 기계전공인 분들이 갑자기 나노패턴을 이용한 표면 형상을 양극산화피막을 복제해서 초발수 표면을 만들었다고 발표를 합니다.

초발수는 나노 표면에 의해 만들어 지는것이 아닙니다. 초발수의 원리는 바탕 표면의 표면장력과 닿는 물질의 표면장력의 차이에 의해 어느정도의 초발수 현상은 결정되어 집니다. 또한 바탕 물체의 표면 전면이 동일한 물질로 되어 있지 않아도 패턴을 가지는 발수할 수 있는 물질이 표면에 분산되어 있으면 초발수 현상이 나타납니다. 양극산화 피막은 패턴이 나노 사이즈 이므로 복제되는 물질은 나노 깊이와 높이의 형상을 가지게 되는데 이런 패턴 만들기 무지 어렵습니다. 복제되는 몰드가 발수성이 있는 테프론이나 실리콘이면 글쎄 물질 자체의 초발수성에 나노패턴이 얼마나 기여를 했을지? 거기다가 이런 몰드는 경도가 없어서 실제 적용하는데 용도가 극히 한정되므로 효용이 없습니다.

값싸고 경제적으로 초발수 특성을 갖는 표면처리는 경도가 있는 물질을 바탕으로하고 그 표면에 분산을 균일하게 시킨 발수성이 있는 입자를 가지면 됩니다. 이러한 기술을 응용한 것이 이형제가 필요없는 사출금형이나 고무금형입니다. 아래사진은 제가 개발한 고경도 금속 베이스내에 실리콘 수지 미립자를 표면에 분산 복합화시킨 표면의 SEM 조직 사진과 이미지 에널라이저 분석 이미지 입니다. 이 정도의 사이즈 분산도만 되어도 충분히 초발수는 이루어 집니다. 초발수 기술은 이미 각종 산업에 많이 적용되어온 기술인데 기계하시는 분들이 표면 처리하면서 새로운 것인 것 처럼 포장해서 연구비를 엄청나게 낭비했습니다.

 

 

사진 초발수 특성을 갖는 금속 표면 조직 사진과 이미지 분석사진