표면처리 기술은 국가에서 지원‧육성하는 4차산업혁명의 한 분야로서 소재, 부품, 장비 제조 산업 분야에서 경쟁력을 확보할 수 있는 고부가가치 핵심 기술이다.

국내 산업 분야 중 가장 핵심 분야에 대한 표면처리 기술에 대해 한국폴리텍대학 남인천캠퍼스 황환일 스마트표면처리과 교수와 인터뷰를 진행했다.

다음은 황환일 스마트표면처리과 교수와 일문 일답.

▶황환일 교수님이 생각하시는 자동차 부품 표면처리 분야는

자동차 엔진 부품, 구동 부품, 범퍼, 외장재 등의 고내구성, 내식성 향상과 기계 부품의 내구수명, 마찰력감소, 표면 경도를 증가시키기 위한 건식/습식 표면처리 공정이며 건식 표면처리 방법으로는 PVD/CVD 등이 포함된다.

또 습식에는 전해/무전해표면처리, 아노다이징(양극산화), 도장 등이 포함되는 기술이며 현재 적용되는 Euro-6 대응을 위한 자동차의 친환경화 및 고효율화가 필요하다.

자동차부품은 원소재를 기계가공 또는 성형과정과 열처리를 통해 부품이 제작되고 최종적으로 표면처리 공정을 통해 완성되며 원소재, 부품가공, 표면처리, 단품 또는 모듈 부품으로 분류할 수 있다.

▶IT 제품의 고품질화에 따른 정밀 표면처리기술은

국가 주력산업 분야인 디스플레이, 모바일 및 반도체 산업의 경쟁력을 강화하기 위해서는 관련 부품·소재의 박형화 기술 및 고집적화에 대응할 수 있는 정밀 도금기술 확보가 필수적이다.

특히 최종 제품(High-end Product)의 엄격한 디자인 규정과 요구 성능을 충족하기 위해서는 고기능성 도금막 제조기술, 고정밀 금속 패터닝 기술, 저가형 대면적 균일 박막 형성기술, 도금 계면 제어기술을 확보해야 한다.

또한 향후 도래할 나노 산업 시장에 대비하기 위해서는 나노 소자 구현을 가능케 하는 기반기술인 나노 플레이팅(Nano-plating) 기술의 선점이 필요하다.

▶항공부품 표면처리분야에 대해

비행기에 사용되는 부품 중 60%이상이 표면처리를 해야 한다.

외관 목적보다는 기능적인 목적으로 대부분 표면처리를 하고 있다.

비행기 부품에 적용되는 대표 표면처리 기술은 Al 커넥터 상의 니켈 표면처리, 수천 개의 모든 커넥터 핀 금도금 표면처리, 부식 방지용 아연 표면처리, 내마모용 베어링의 니켈표면처리, 샤프트 상의 무전해니켈 표면처리, 터빈 날개 TBC 접합을 위한 니켈 표면처리, 내열에 견딜 수 있는 은 표면처리, 내마모성에 견딜 수 있는 양극산화 기술, 랜딩기업 재생용 설파민산 니켈 표면처리 기술 등 수많은 수품에 특수한 기능을 부여하기 위한 표면처리 기술이 적용되고 있다.

▶신소재 표면처리 기술 개발은

이동통신·LED·에너지·자동차 산업 분야에서 글로벌 경쟁이 심화됨에 따라 경쟁업체와 차별화된 전략 모색의 하나로 제품의 고기능화·고성능화를 위한 신소재 개발과 제조원가 감축에 초점을 둔 신공정 개발 경쟁이 치열하다.

특히 선진업체와 경쟁할 수 있는 핵심 기술로 유연성 소재(예 : PI, PET 필름)상 선택적 패턴 도금기술, 난 도금성 소재(예 : Ti, Al) 도금기술, 난 소재상(예, 섬유, 탄소체) 도금기술, 고기능성 나노/복합 표면처리 등이 주목받고 있다.

▶나노·다층 표면처리기술은

최근 에너지 변환 기술과 환경·바이오 기술의 중요성이 증가하면서 장치의 소형화·고감도화에 적합한 나노 표면처리기술이 향후 열전소자와 각종 센서 등 미세 부품을 산업적으로 제조하는 주요 기술로 발전할 전망이다.

나노 표면처리기술은 금속뿐만 아니라 반도체 소재의 선택 성장을 위한 표면처리기술(나노선 및 막대형의 표면처리 제조, 1차원 성장)과 균일 성장을 위한 저전위 표면처리 기술(원자 한 층 두께의 표면처리 제조, 2차원 성장)을 중심으로 개발되고 있다.

이 기술은 현행의 치환 도금기술, 무전해 표면처리기술, 자기조립 단분자층 형성 등 나노 소자를 구현하는 요소기술과 결합해 향후 3차원 나노 구조체를 제작하는 핵심 요소기술이다.

다층 전기도금 기술은 거대자기저항(GMR, Giant Magneto Resistive Effect) 현상을 이용하는 박막 자기 디바이스, 자기 센서, 고밀도 데이터 기억 장치에의 핵심 요소인 자성 다층체 제조를 위해 개발됐다.

전해 표면처리에 의한 다층 도금은 수용액 및 유기 용매로 구성된 단일조 혹은 분리조에서 각각 직류와 펄스 전류를 인가해 구현한다.

이 기술은 각종 가스 센서, 전자 혀(Electronic Tongues), 마이크로 근육과 같은 나노 크기의 생체 적합성 재료를 제조하는 데 활용될 것이다.

특히 Fe/Au 다층구조를 갖는 바코드형 나노선은 생체적합성·기능성 부여 용이성·검출 특성이 우수해 바이오산업에 적용된다.

▶표면처리 기술을 배우고자 하는 학생들에게 한 말씀.

표면처리 기술을 배울 수 있는 국내 전문교육 기관은 한국폴리텍대학 남인천 캠퍼스 스마트 표면처리학과로 지난해 미래성장동력학과로 선정돼 누구든지 의지만 있으면 입학 후 현장실무 교육을 통해 졸업 후 원하는 기업체에 취업을 보장받을 수 있는 학과다.

국내 유일의 4차산업 시대의 스마트표면처리 산업을 선도할 수 있는 국내 최고의 표면처리 전문가를 육성하고 있다.
학생들이 좀 더 꿈을 위한 비전과 도전정신을 갖고 스마트표면처리학과를 선택해주길 바라고 그 꿈을 함께 이뤄나갈수 있도록 한국폴리텍 남인천캠퍼스가 여러분을 응원한다.