국내 연구진이 쓰이는 용도에 따라 부품의 성능을 자유자재로 향상시킬 수 있는 슈퍼 코팅막 기술을 개발했다. 항공·우주용 부품은 물론 제조업의 모든 분야에 널리 활용할 수 있을 전망이다.
한국생산기술연구원은 박인욱 첨단표면공정그룹 수석연구원 연구팀이 소재 표면에 나노 복합구조의 코팅막을 형성하는 방법으로 부품의 성능을 개선할 수 있는 '다기능성 슈퍼코팅막 기술'을 개발했다고 12일 밝혔다.
초음속으로 비행하고, 착륙할 때마다 상당한 압력을 받는 전투기 부품은 400℃ 이상의 높은 온도와 극한의 부식 환경에 견뎌야 한다. 이를 위해선 소재 특성의 한계를 뛰어 넘어 부품에 다양한 성질을 부여하는 특수한 표면처리 작업이 필요하다.
연구팀은 코팅막 형성에 필요한 결정입자와 비정질입자를 초고온의 플라즈마 상태에서 혼합해 나노미터 크기 수준의 균일한 조성을 지닌 다양한 종류의 나노 복합구조를 만드는 데 성공했다. 나노 복합구조를 지닌 슈퍼 코팅막은 혼합방식에 따라 △내마모성 △내열성 △내식성 △내산화성 등 한 번의 코팅으로 최대 5가지 특성을 부품에 부여할 수 있고, 부품의 용도에 따라 원하는 특성을 선택적으로 강화할 수 있다.
지금까지 표면처리 기술은 도금과 같이 특정 화합물을 물에 녹여 금속에 덧입히는 습식 방식이었다. 이 기술은 진공 플라즈마 상태를 활용한 건식 방식을 적용했다. 이 때문에 폐액이나 독성물질을 배출하지 않아 작업자의 안전을 보호하고, 친환경적이라는 장점이 있다.
연구팀은 절삭공구 전문기업인 한국야금과 2년 간의 공동 연구를 통해 해외 제품보다 20% 낮은 가격으로 항공기 부품을 정밀하게 가공할 수 있는 고성능 절삭공구를 생산할 계획이다.
박인욱 수석연구원은 "코팅막 기술은 전투기 부품에 적용하기 위해 처음 개발됐지만, 제조업 부품 전반에 두루 적용할 수 있는 고부가가치 원천기술"이라며 "앞으로 초고경도, 윤활성 등 최대 7가지 특성을 지닌 슈퍼코팅막을 개발할 계획"이라고 말했다.
한편 세계 코팅시장은 연평균 8%의 성장률을 기록해 2026년 연간 13억5000만 달러 규모로 커질 것으로 전망된다. 국내 코팅시장 규모는 연간 2000∼2500억원 수준이다. 대전=이준기기자 bongchu@dt.co.kr
박인욱 생기원 수석연구원 연구팀이 나노 복합구조를 활용한 슈퍼 코팅막 기술을 이용해 코팅한 부품을 들어보이고 있다.
