영남대 연구팀이 금속과 세라믹을 접합하는 신기술을 개발했다.(왼쪽부터 무하마드 프리슬라 카밀 씨, 고영건 교수) (사진=영남대 제공)
영남대 고영건(40) 신소재공학부 교수 연구팀이 금속과 세라믹을 접합하는 신기술을 개발했다.
고 교수 연구팀은 최근 '연질 플라즈마 방전기술을 활용한 금속-세라믹 이종접합 코팅기술'에 관한 연구결과를 발표했다.
플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태로 고체·액체·기체 상태가 아닌 '제4의 물질상태'라 부른다.
이러한 플라즈마 현상은 수 억 도의 초고온 핵융합에서부터 반도체 공정, 신소재 합성 등에 이용되는 플라즈마 방전에 이르기까지 다양하게 적용되고 있다.
연구팀은 이번 연구에서 플라즈마 현상을 이용한 '플라즈마 전해산화 기술(PEO)'을 적용했다.
연구팀은 "플라즈마 전해산화 기술은 자연계의 화산폭발 원리와 매우 흡사하다. 극심한 화산활동을 통해 지구표면에 제주도와 하와이 같은 새로운 섬이 형성되는 것처럼 높은 에너지의 플라즈마를 통해 금속 표면에 세라믹층을 형성할 수 있다"고 설명했다.
특히, 연구팀은 에틸렌다이아민 사초산(EDTA) 및 구리-EDTA 유기 복합물의 특성을 활용해 '연질 플라즈마 방전(Soft Plasma-Arc)'을 제어하는데 성공해 세라믹층 내 결함 및 기공률을 대폭 감소시켰다.
이번 연구결과는 네이처의 자매지인 '사이언티픽 리포트'(Scientific Reports, 영향력 지수(IF) 5.228) 온라인 판 3월 10일자에 게재됐다.
고 교수는 "이번 연구결과는 향후 마그네슘, 알루미늄, 타이타늄 등 비철금속의 내산화·내마모·바이오 특성 향상이 가능한 획기적인 전기화학 기술이다. 특히 유기물-무기물 조합에 따라 응용분야가 무궁무진해 모바일기기, 자동차, 임플란트 등 신소재 표면제어 기술과 연관된 신산업 창출에 활용될 수 있을 것"으로 기대했다.
한편, 이번 연구는 산업통상자원부 지원으로 수행됐으며, 인도네시아 출신의 무하마드 프리슬라 카밀 (25, Muhamad Prisla Kamil, 영남대 대학원 신소재공학과 석박사통합과정 5기) 씨가 제1저자, 지도교수인 고영건 교수가 교신저자로 참여했다.