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단일 공정에 의한 마그네슘 합금 표면의 초발수성 막 생성: 내식 및 내오염 특성

전문가 제언: ○ 경량이고 비강도가 높아 차량용 부품소재로 주목받고 있는 마그네슘 합금의 결정적 약점 중 하나는 내식성이 불량하다는 것이다. 초발수성(superhydrophobic) 코팅은 이 약점을 극복하기 위한 다양한 방법들 중 하나이다. 그 특징은 연잎 위의 물방울이 연잎을 적시지 못하듯이(lotus effect), 금속기지 위에 초발수성 막을 생성시켜 부식의 주원인인 물과의 접촉을 원천적으로 방지하고자 하는 것이다. 또 이런 초발수성 막 은 물론 부식성 환경에 대한 저항력도 커야 한다.

○ 본 연구에서는 미리스트산이라고도 불리는 테트라데칸산과 염화제2철 결정의 혼합용액에 AZ31 마그네슘 합금판재를 담갔다가 꺼내는 극히 단순한 방법으로 초발수성 막을 생성시킨다. 막을 이루는 촘촘한 장식용 술 모양(~㎛)의 미리스트산철(Fe(CH3(CH2)12COO)3)의 COO- 그룹이 초발수성의 원인으로 드러났고, 물에 의한 적심성을 나타내는 접촉각(contact angle)은 165±2°로 매우 우수하였다. 이 막은 염수에 대한 내식성, 미생물 부착에 대한 내오염성을 나타내었다.

○ 인공적 초발수성 막을 생성시키기 위해 CVD법, PVD법, 화학식각법, 졸겔법, 열수합성법, 전기방사법 등 다양한 방법이 제안되었다. 이 방법들은 일반적으로 두 단계의 공정을 거친다. 즉, 마이크로/나노 수준으로 표면을 거칠게 하고, 그 표면을 낮은 표면에너지를 가진 물질로 개질하는 것이다. 그러나 첫 단계는 특수한 조건과 비싼 재료를 요구하고, 둘째 단계는 환경오염을 유발하는 약품이 사용된다. 따라서 본 연구에서와 같이 두 공정을 하나로 줄이고, 환경 친화적 물질을 이용하는 연구가 주목받고 있다.

○ 국내에서는 자가세정성, 방수성, 내오염성의 섬유나 전자제품에 대한 초발수성 연구는 있지만, 마그네슘을 비롯한 금속제품에 대한 연구사례는 아직 없다. 자동차는 물론 다양한 분야에서 마그네슘 제품의 이용이 확대되고 있는 실정이므로 큰 비용을 들이지 않고, 합금 표면에 내식성과 내오염성을 부여할 수 있는 초발수성 막은 매우 유용하다 할 수 있다. 아직 내구성 면에서는 부족한 점이 많으므로 그에 대한 중점적 연구가 필요하다.

저자: Lin Zhao, Qi Liu, Rui Gao, Jun Wang, Wanlu Yang, Lianhe Liu
자료유형: 니즈학술정보