영남대, 제4의 상태 ‘금속+세라믹’ 신기술 개발

발행일 2017-03-27 20:04:54 댓글 0 글자 크기 키우기 글자 크기 줄이기 프린트

고영건 교수 연구팀, 국제학술지 ‘사이언티픽…’ 게재
화산폭발 원리와 흡사한 ‘플라즈마 전해산화’ 적용
세기 조절 성공…세라믹층 내 결함·기공률 감소시켜

금속과 세라믹 접합 연구를 성공적으로 마친 고영건 영남대 교수가 연구에 참여한 인도네시아 출신 무하마드 프리슬라 카밀씨와 함께 연구성과를 검토하고 있다.


고영건(40) 영남대 신소재공학부 교수 연구팀이 ‘제4의 물질상태’로 불리는 금속과 세라믹을 접합하는 신기술을 개발해 학계의 주목을 받고 있다.

최근 고 교수 연구팀은 ‘연질 플라즈마 방전기술을 활용한 금속-세라믹 이종접합 코팅기술’에 관한 연구결과를 발표했다. 플라즈마는 초고온에서 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 상태로 고체ㆍ액체ㆍ기체 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(Plasma Electrolytic Oxidation)’을 적용했다.

고 교수는 “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” 며 “이번에 플라즈마 세기를 제어할 수 있는 신기술을 개발해 금속 표면에 세라믹층을 형성함과 동시에 세라믹 고유의 특성도 살려 표면 물성을 획기적으로 향상시켰다”고 연구 결과를 설명했다.

특히 고 교수 연구팀은 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.

이번 연구결과는 네이처의 자매지인 ‘사이언티픽 리포트’ 온라인 판에 지난 10일자로 게재됐다.

고영건 교수는 “실제 화산활동은 인간이 화산폭발의 세기를 조절할 수 없지만, 플라즈마 방전은 이번 연구를 통해 인간이 조절 가능한 영역으로 끌어왔다”며 “이번 연구결과는 향후 마그네슘, 알루미늄, 타이타늄 등 비철금속의 내산화ㆍ내마모ㆍ바이오 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 인도네시아 출신의 무하마드 프리슬라 카밀 (25ㆍ영남대 대학원 신소재공학과 석박사통합과정 5기) 씨가 제1저자, 지도교수인 고영건 교수가 교신저자로 참여했다.

김창원 기자 kcw@idaegu.com
<저작권자ⓒ 대구·경북 대표지역언론 대구일보 . 무단전재-재배포 금지.>
댓글 (0)
※ 댓글 작성시 상대방에 대한 배려와 책임을 담아 댓글 환경에 동참에 주세요.