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[TECH] 코팅 공정 산업 걸림돌, ‘커피링 현상’ 해결

‘미세입자 코팅 기술’, 생체 친화적 폴리모 사용으로 바이오 물질 검사 가능

기사입력 2017-05-14 18:08:42
[TECH] 코팅 공정 산업 걸림돌, ‘커피링 현상’ 해결
미세입자가 포함된 액적이 증발된 후의 사진과 표면 두께 분포


[산업일보]
바이오․의료분야, 자동차 도장, 전자소자 인쇄는 무엇보다 정밀한 코팅이 중요하다. 하지만 코팅 과정에서 코팅액이 증발하면서 코팅액에 섞여있는 미세 입자가 외곽 쪽으로만 몰리고 중심부에는 존재하지 않게 되는 커피링 현상은 코팅의 품질을 떨어뜨려 관련 산업 종사자들에게 골칫덩이로 여겨지고 있었다.

이에 미래창조과학부 기초연구지원사업(집단연구), 원천기술개발사업(바이오․의료기술개발사업)의 지원으로 연구를 수행한 고려대 신세현 교수 연구팀이 계면활성제 특성을 가진 폴리머 용액을 이용해 미세입자를 물질 표면에 고르게 코팅할 수 있는 미세입자 코팅 기술을 개발했다.

우연히 모든 입자가 외곽선에 몰리는 커피링 효과를 경험하게 되며 관심을 갖게 됐다는 연구팀은 이러한 현상이 코팅 공정산업 전반에 난제로 작용하고 있다는 점을 접하고 본격적으로 기술개발에 착수하게 됐다고 전했다.

연구책임자인 신세현 교수는 “연구자의 학문적 배경은 기계공학이지만 이번 연구는 표면장력 관련 전문적 물리학 지식과 계면활성제, 폴리머의 화학적 지식 등 다학제적 지식을 요구하고 있어 연구 진행이 매우 힘들었다”고 전하기도 했다. 또한 현상을 먼저 발견했기 때문에 해석이 쉽지 않았고, 국내에서 관련분야를 연구하는 전문가들이 희박해 도움을 얻을 수도 없는 상황이 지속됐다. 신세현 교수는 “결국 관련 연구논문을 지속적으로 검색해 해결의 실마리를 얻는 수밖에 없었다”며 “공학 분야지만 기초과학 분야에 더 많은 지식이 필요함을 절실하게 느낄 수 있었던 연구였다”고 연구 당시를 회상했다.

이번 연구 결과, 농도에 비례해 점성과 표면장력이 함께 변화하는 폴리머의 추가로 기존의 SDS와 같은 계면활성제의 결과와는 다FMS 안정적인 소용돌이 유동 발생과 규칙적이고 반복적인 액적외곽선으로 바닥면에 이탈하거나 부착해 상대적으로 높은 균질도를 갖는 입자분포를 얻을 수 있었다.

또, 계면활성제 특성을 지닌 폴리머를 용액에 소량 추가함으로써 기존 커피링 현상을 극복할 수 있게 돼 액적증발 과정을 포함하는 모든 산업공정에서 간편하고 손쉽게 커피링 문제없이 균일한 입자 코팅을 할 수 있게 될 것으로 기대되고 있다.

이렇게 개발된 기술은 나노물질의 전자인쇄, 자동차 도장, 휴대폰 프레임 코팅 등의 특수산업 공정에 이르기까지 전반적인 공정산업에 적용할 수 있게 될 것으로 예상된다. 특히 생체친화적인 폴리머를 사용하고 있어 바이오 물질의 검사에 사용되는 탐침용 미세입자의 코팅에 적용이 가능해 보다 넓은 탐침면적을 확보함으로 바이오 센서의 민감도도 크게 향상시킬 전망이다.
강은영 기자 qboom@kidd.co.kr

반갑습니다. 산업부 강은영 기자입니다. 산업 관련 빅데이터(Big Data), 3D프린터, 웨어러블 기기, 가상현실(VR) 분야 등과 함께, ‘산업인 24시’, ‘동영상 뉴스’, ‘동영상 인터뷰’ 를 통해 여러분을 찾아뵙겠습니다.

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