단국대 한관영 교수(융합기술대학 디스플레이공학과) 연구팀이 특수 표면 코팅재료 및 공정 개발에 성공했다고 31일 밝혔다.
현재 스마트폰 및 자동차 업계, 태양광 에너지 업계에서는 표면 흠집에 강한 내성을 발휘하는 동시에 흠집도 쉽게 회복할 수 있는 신물질 개발에 나서고 있다.
하지만 기존 표면 코팅 재료는 유기물인 아크릴레이트 계열의 물질을 사용하는데 흠집의 완전회복이 어렵다는 한계를 갖고 있었다. 또한 흠집을 회복시킬 때 쓰는 가공방식도 자외선이나 열처리, 둘 중 하나를 선택해 일괄 적용해야 하는 단점이 있었다.
한관영 교수 연구팀은 지난 2015년부터 이같은 단점을 극복할 코팅용 신물질 개발에 나섰다. 이 연구는 나노물질을 이용한 코팅재료 전문기업인 ㈜쎄코(대표 김현중, 김홍철)의 의뢰와 지원으로 시작됐다.
한관영 교수 연구팀은 포항공대 이문호 교수 연구팀과 손잡고 개발에 나섰다. 이문호 교수 팀은 기존 코팅 재료의 한계를 극복할 신물질의 분자구조 설계를 맡았다. 문제는 이 신물질을 만들어줄 재료와 이를 적용할 가공기술의 개발이었다. 한관영 교수는 이 난제의 해결책을 ‘이질적 재료의 결합 ’에서 찾았다.
한 교수는 아크릴레이트 계열 재료에 기능성 고분자를 도입해서 ‘자외선이나 열처리에 대한 민감한 회복 반응’을 활성화시키면서 무기미립자가 가지고 있는 ‘흠집에 대한 탄력적 회복능력’을 결합시키는 방법을 집중 연구했다.
2년 여의 연구와 반복 실험은 지루한 과정이었지만 ㈜쎄코의 신기술에 대한 열망과 지원이 뒤를 받치고, 포항공대 이문호 교수 연구팀과 협력이 힘을 더해주었다.
마침내 지난 6월, 유기분자와 무기분자가 갖는 강점을 결합시킨 신물질이 개발되었다. 이 하이브리드 코팅재료로 불리는 신물질은 기존 코팅 재료와 전혀 다른 차원의 강점을 갖고 있다.
첫째, 기존 아크릴레이트 계열의 재료보다 흠집에 대한 저항능력이 40% 이상 강화되었다. 둘째, 기존 유기물 코팅 재료는 자외선이나 열처리를 이용한 복구 가공을 해도 미세한 흠집(스크래치 깊이 10um 이하)에 대한 완전 회복이 어려웠다. 그러나 하이브리드 코팅재료는 완전 회복(100%)이 가능하다. 셋째, 지금까지는 코팅 제품에 따라 흠집 복구 처리를 할 때 자외선(UV)과 열처리 가운데 하나의 방식법만 적용해야 했다. 그러나 하이브리드 코팅재료는 두 가지 복구처리 기술 중 어떤 것을 적용해도 상관이 없어 비용 절감에 큰 기여를 할 것으로 기대된다.
이번 연구를 통해 개발된 하이브리드 코팅 재료는 고급 장식품, 스마트폰과 TV 같은 전자기기, 승용차의 내외부 코팅에 모두 적용할 수 있고 코팅 필름의 고급화 등에도 활용할 수 있다. ㈜쎄코는 이번 연구를 통해 개발한 하이브리드 재료의 양산화에 나설 계획이다.
한 교수의 이번 연구 성과는 3건의 특허가 출원되어 있으며, 연구결과는 2017년 12월에 일본에서 개최하는 국제 디스플레이워크숍(International Display Workshop) 발표가 결정돼 첫 번째 선을 보이게 된다.
한관영 교수는 “기존에는 제품표면에 흠집이 나면 방치하거나 정도에 따라 제품을 바꾸는 양상이었으나, 이번 연구로 흠집의 완전회복이 가능해짐에 따라 관련 제품의 고급화는 물론 내구성을 높일 수 있을 것으로 기대한다”며 “또한 자가회복 표면처리 재료는 산학공동연구로 산업계 발전에 기여한 좋은 예가 될 것”이라고 했다.
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