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생체모방형 초발수성 전기도금에 의한 마그네슘 합금의 내식성 향상

전문가 제언: ○ 마그네슘(Mg)은 활성이 매우 커서 부식이 잘되므로 실제 사용을 위해서는 표면처리가 필요하다. 그런 방법으로는 마이크로아크산화(MAO), 양극산화, 전기도금, Ni 무전해도금, 폴리머 코팅 등 여러 가지가 있다. 그중 일부는 Mg합금 표면을 초발수성(super-hydrophobic)으로 만들어 물과의 접촉을 최소화함으로써 내식성을 향상시키는 방식을 취한다. 본 연구에서도 초발수성을 가진 생물체(꽃양배추)를 모방한 Mg합금 표면을 형성하여 내식성과 자기세정(self-cleaning) 기능을 부여하였다.

○ 본 연구에서는 1차 무전해도금으로 형성된 비교적 평평한 Ni 도금 층 위에 2차 전기도금으로 꽃양배추 모양의 미세한 Ni 돌기들을 형성하고, 스테아르산으로 후처리한다. 밀집한 돌기들 사이의 미세한 공간이 공기로 채워져 습기의 침투를 방해하기 때문에 이 표면은 물방울 접촉각 160.8°±1°의 뛰어난 초발수성을 보였고, 이 특성은 10주 동안의 대기 노출에도 크게 변하지 않았다. 3.5% NaCl 수용액에서의 동전위 분극과 EIS 실험에서 이 합금 표면은 우수한 내식성을 나타내었다.

○ 연잎, 꽃잎, 나비날개 등 생물체 표면이 발휘하는 초발수성의 메커니즘을 공학재료에 응용하는 기술은 오래 전부터 연구자들의 관심대상이 되어 왔다. 표면이 너무 매끄러운 것보다 어느 정도의 거칠기가 필요하다는 것이 밝혀져 나노/마이크로 사이즈의 거친 표면 계층구조를 형성하고, 화학처리를 통해 표면에너지를 낮추는 방향으로 연구가 진행되고 있다. 해외에서는 Mg합금에 대한 그런 종류의 연구가 활발히 진행되어 현재까지 20건에 가까운 관련 논문이 발표되었다.

○ 국내의 경우 Mg합금은 물론 다른 금속에 대해서도 생체모방형 초발수성 표면처리에 의해 내식성을 향상시키려는 연구는 찾아보기 어렵다. 2012년에 국내 저널인 Bull. Korean Chem. Soc.에 단국대 팀이 발표한 Ni 무전해도금에 관한 논문이 유일하다. 생체모방에 의한 Mg합금에 대한 초발수성 부여는 실용화의 관점에서 아직은 극복해야 할 문제점들이 남아 있지만, 매우 유용한 기술이므로 국내에서도 관련 연구기관, 대학 및 기업체들이 협력하여 이 분야의 연구에 참여할 필요가 있다.

저자: Yan Liu, Xiaoming Yin, Jijia Zhang, Sirong Yu, Zhiwu Han, Luquan Ren
자료유형: 니즈학술정보