생기원, 나노 복합구조를 활용한 슈퍼코팅막 기술 개발

코팅 한 번에 고경도·내마모성 등 최대 5가지 특성 지닌 부품 제작 가능

생산기술연구원이 나노 복합구조를 활용해 개발한 슈퍼코팅막기술을 적용한 제품. 사진제공=한국생산기술연구원

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

초음속으로 비행하고 착륙할 때마다 상당한 압력을 받는 전투기 부품은 400℃ 이상의 높은 온도와 극한의 부식 환경에도 변화가 없어야 한다. 이를 위해서는 소재의 한계를 뛰어넘어 부품에 다양한 성질을 부여할 수 있는 특수한 표면처리 작업이 필요하다.

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

나노 복합구조를 지닌 슈퍼코팅막은 혼합방식에 따라 내마모성, 내열성, 내식성, 내산화성 등 한 번의 코팅으로 최대 5가지 특성을 부여할 수 있으며 부품의 용도에 따라 원하는 특성을 선택적으로 강화할 수도 있다.

지금까지의 표면처리가 도금과 같이 특정 화합물을 물에 용해시켜 금속에 덧입히는 습식방식이었던 것과 달리 개발된 기술은 진공 플라즈마 상태를 활용한 건식방식이다.

따라서 습식 과정에서 발생하는 폐액이나 독성물질 배출이 없어 작업자의 안전을 보장하고 환경 친화적이라는 장점도 지닌다.



연구팀은 항공기 부품을 정밀하게 가공할 수 있는 절삭공구용 코팅막기술 개발을 위해 한국야금와 약 2년여의 공동연구 끝에 성과를 냈다.

기술 이전을 앞두고 있는 절삭공구 전문기업 한국야금는 상용화를 통해 해외 제품보다 약 20% 낮은 가격으로 고성능 절삭공구를 국내 생산할 계획이다.

특히 그동안 스위스 등의 리딩기업에 의존해 온 코팅장비의 최적 작동조건을 기업이 자율적으로 설정할 수 있어 코팅막을 바꿀 때마다 지급했던 2,000만~3,000만원 가량의 해외 기술료도 줄일 수 있을 것으로 기대된다.

박인욱 생기연 수석연구원은 “코팅막기술은 전투기 부품에 적용하기 위해 처음 개발됐지만 제조업부품 전반에 두루 적용할 수 있는 고 부가가치 원천기술”이라며 “후속 연구를 통해 초 고경도, 윤활성 등 최대 7가지 특성을 지닌 슈퍼코팅막을 개발해 항공·우주용 외에도 모든 제조업 부품에 광범위하게 적용할 계획”이라고 말했다.

/천안=박희윤기자 [e-mail]