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자동차의 최신 환경대응기술- Si함유 표면처리피막의 개발과 이의 응용 -

전문가 제언: ○ 최근 지구환경 보전이 중요시 되면서 자동차로 인한 환경문제로 CO2저감(저연비화)이 필수과제로 되어 있다. 이는 엔진부의 저마찰화나 내마모성을 향상시켜 에너지손실을 절감하는 마찰저감기술이 관련되어 여러 분야에서 검토되고 있다. 재료측면에서는 윤활유, 마찰재료 및 표면처리 등의 다양한 대응책이 제시되고 특히 부품이나 생산용 금형, 공구의 마찰마모 특성을 고려한 표면처리기술의 적용이 확대되는 추세다.

○ 최근에 저마찰 특성을 보이는 Si함유 표면처리피막 (DLC-Si피막, 고Si-Al합금 용사피막)에 대한 관심이 높고, 이들의 저마찰 발현원인은 분위기 중에 존재하는 수분과 반응하여 생성된 Si-OH기와 흡착수막의 존재에 의한 것으로 보고하고 있다. 특히 DLC-Si피막은 대기중 및 윤활유중에서 그리고 섭동환경에서 DLC피막보다도 더 낮은 저마찰특성을 보이는 것으로 알려져 있다.

○ DLC-Si피막에서는 직류 플라즈마 CVD법에 의한 저비용의 대량처리 성막기술과 고밀착화기술이 확립되어 감에 따라 자동차부품에서 금형, 치공구 등 넓은 분야에 적용가능한 기술로 되고 있고, 향후에는 연비향상 관점에서 DLC피막의 마찰저감효과도 기대하고 있다. 용사에 의한 고Si-Al합금피막도 대기중 무윤활하에서 우수한 마찰특성을 보이고, 향후에는 빈약한 윤활조건하에서도 내마모성과 저마찰특성이 요구되는 엔진부품, 각종 압축기 등의 섭동부에 적용을 기대하고 있다.

○ 일본은 2000년이후 DLC피막을 중심으로 각종 원소를 첨가한 DLC피막도 본격적으로 자동차부품에의 실용화를 주도하고 원천기술 등을 확보하고 있다. 반면에 국내는 1990년대 중반이후 Si함유 DLC코팅에 대한 건조마찰특성 등 관련 연구를 학교중심으로 진행하고 있으나, 연비개선과 직결되는 마찰저감기술의 확보와 관련하여 국내산업계에서도 Si함유 표면처리피막에 대한 많은 관심이 필요하다. 아직도 많은 첨가제가 함유되어 있는 윤활유에서 Si함유 피막들의 마찰특성에 대해 충분히 평가되지 않았고, 마찰기구도 밝혀야 할 부분이 많고 또한 마찰특성에 영향을 미치는 Si대신 새로운 원소에 주목하여 계속 검토돼야 할 것이다.

저자: Hiroyuki MORI
자료유형: 학술정보