영남대, 화산폭발원리 이용해 금속과 세라믹 접합 신기술 개발

무하마드 프리슬라카밀 씨(왼쪽)와 고영건 영남대 교수가 금속과 세라믹을 접합하는 신기술을 개발했다.
무하마드 프리슬라카밀 씨(왼쪽)와 고영건 영남대 교수가 금속과 세라믹을 접합하는 신기술을 개발했다.

고영건 영남대 신소재공학부 교수 연구팀이 화산폭발 원리를 이용해 금속과 세라믹을 접합하는 새로운 기술을 개발했다. 유기물과 무기물 조합에 따라 응용 분야가 다양해 모바일기기, 자동차, 임플란트 등 신소재 표면제어 기술과 연관된 신산업 창출에 활용할 수 있을 것으로 기대된다.

고 교수 연구팀은 최근 이 같은 연구결과를 담은 연구논문 '연질 플라즈마 방전기술을 활용한 금속-세라믹 이종접합 코팅기술'을 네이처 자매지인 '사이언티픽 리포트'에 게재했다고 21일 밝혔다.

플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온이다. 분리된 상태로 고체, 액체, 기체상태가 아닌 제4의 물질상태라고 부른다.

이러한 플라즈마 현상은 수억도의 초고온 핵융합에서부터 반도체 공정, 신소재합성 등에 다양하게 적용되고 있다.

연구팀은 이번 연구에서 플라즈마 전해산화 기술(PEO)를 활용했다. 플라즈마 전해산화 기술은 자연계 화산폭발 원리와 매우 흡사하다.

극심한 화산활동을 통해 지구표면에 제주도나 하와이 같은 새로운 섬이 형성되는 것처럼 높은 에너지 플라즈마를 통해 금속 표면에 세라믹층이 형성된다.

연구팀은 이번에 플라즈마 세기를 제어할 수 있는 신기술을 개발해 금속 표면에 세라믹층을 형성함과 동시에 세라믹 고유의 특성을 살려 표면 물성을 획기적으로 향상시켰다.

연구팀은 특히 에틸렌다이아민 사초산(EDTA) 및 구리-EDTA 유기 복합물의 특성을 활용해 '연질 플라즈마 방전(Soft Plasma-Arc)'을 제어하는 데 성공했다 이로 인해 필연적으로 발생하는 세라믹층 내 결함 및 기공률을 대폭 감소시켰다.

고영건 교수는 “실제 화산활동의 경우 인간이 화산폭발 세기를 조절할 수 없지만, 플라즈마 방전은 이번 연구를 통해 인간이 조절 가능한 영역으로 끌어왔다”면서 “이번 연구결과는 향후 마그네슘, 알루미늄, 타이타늄 등 비철금속의 내산화·내마모·바이오 특성 향상이 가능한 획기적인 전기화학 기술이라고 말했다.

산업통상자원부 지원으로 수행된 이번 연구에는 영남대 대학원 신소재공학과 석박사통합과정인 인도네시아 출신의 무하마드 프리슬라 카밀 씨가 제1저자로 참여했다.

대구=정재훈기자 jhoon@etnews.com