바이러스도 잡는 나노급 세라믹 필터 제조기술의 응용(적용분야 업데이트) 미래형 표면처리 기술

1,990 년대 말에 국내에 MEMS(Microelectromechanical Systems)에 관한 연구 개발 사업이 정부의 대형사업 간판 사업으로 크게 메스컴에 보도 된 적이 있습니다. 이때에 기계 공학을 하시는 분들이 갑자기 재료공학 분야 중에 표면처리 기술인 포토에칭(Photo etching ; Lithography)을 이용한 연구개발을 부품 개발한다고 포장을 해서 대규모 연구 자금을 받아서 열심히 연구하시더니, 몇 년 지나자 MEMS 분야 연구로는 연구비 따기가 힘드니까 갑자기 NEMS((Nanoelectromechanical Systems)라는 말로 나노 사이즈의 전자기적 시스템을 연구한다고 하면서 연구비를 신청하기 시작하자, 어느 사이 MEMS라는 말은 연구하는 사람들의 입에서 사라지고 말았습니다. 하지만 그들이 연구하는 과제는 여전히 MEMS의 micrometer 크기의 부품개발을 연구를 하고 있었습니다.

이 당시에 내 주위에 있던 기계공학 전공하는 연구원에게 제가 나노 패턴을 아주 싸게 쉽게 만들 수 있다고 자랑한 적이 있는데, 이 사람들이 그 내용을 들어보더니 쉬우니까 덜컥 연구 사업을 만들어서 연구비를 따가지고 나에게는 말도 하지 않고, 문헌을 조사해서 외국의 논문에 나온 내용으로 하면 될 것 같으니까 연구를 수행한 것입니다. 제가 이야기한 싸고 쉽게 만들 수 있는 나노 패턴은 양극 산화피막 이었습니다.

이 사람들이 수행한 연구 사업이 어떻게 되었을까요? 보통 아노다이징 표면처리를 하면 양극 산화 피막의 pore 크기가 30nm에서 200nm 정도 범위에서 변합니다. 그런데 이러한 pore를 보는 것도 특수한 전자현미경을 써야하는데 겨우 보았다 합시다. 이것을 복제해 내어야 하는데 외국의 연구자들이 한데로 하는 데도 제데로 안 나오니 고민을 많이 했을 것입니다. 국민 세금을 아이디어 훔쳐서 해보려니 전공분야가 다른데 표면처리 쪽으로 머리가 제데로 돌아가겠습니까? 저는 이런 경우를 “나이롱 뽕해서 표면처리 기술 개발 경력을 만드는 줄 아나 짜슥들” 이라고 말입니다.

이 사람들 연구개발이 제데로 안될 때 누구한테 물어야 겠습니까? 당연히 저에게 물어야 됩니다. 제가 이 젊은 기계공학 전공 연구원들한테 복제 기술을 가르쳐 주었을까요? 저한테 점심 한 그릇도 사지 않고 기술을 도둑질 하려는 나쁜 사상을 가진 젊은 연구원들 에게는 당연히 가르쳐 주지 않습니다. 이 기술은 제가 언젠가는 저에게 과제가 주어질 수 있는 아이템이고 제 손으로 마스터 피스를 확실히 만들어낼 자신이 있기 때문입니다.

현재 시중에 판매되는 양극 산화피막 멤브레인은 바이러스도 잡을 수 있는 주사기 유리가루 제거용으로 영국에서 제조하고 전 세계에 수출되어 판매되고 있습니다(사진 참조) 사진에서와 같이 포어가 아주 규칙적으로 비슷한 사이즈로 배열되어 있어서 일반 폴리머 멤브레인(사진 참조)과는 필터의 정밀도가 비교가 되지 않습니다. 이러한 멤브레인으로 바이러스를 걸러낸 후의 멤브레인 표면도 사진으로 첨부했습니다.

양극 산화 피막으로 만든 멤브레인은 비정질 세라믹이기 때문에 다루기가 힘들고 부서지기 쉬워서 응용분야가 극히 제한적입니다. 그러나 이 피막을 이용해서 다양한 패턴을 복제할 수 있는 mold를 만들면 응용분야는 상당히 넓어집니다.

대표적인 응용분야는 각종 UHD Display(TV 등)부품, 나노 임프린트 원판, 각종 통신장비 고해상력 Display 부품, Ultra polymer membrane 원판 등 초 고부가가치 부품들입니다.

The filtration spectrum

Anodic film membrane

Conventional polymeric membrane

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Influenza virus filtered out by anodic film membrane


나노급 스마트 표면처리는 공상이 현실로 되는 미래 글로벌 부품에 필수 미래형 표면처리 기술

국내의 대기업의 제품 중에 글로벌 시장에서 크게 부가가치를 가지는 부품이나 제품인 반도체, 초정밀 해상도 TV, 초소형 고기능 핸드폰 등은 핵심 제조공정이 초정밀 표면처리 기술입니다.
초정밀 표면처리 기술이 밀리메터에서 미크론으로 내려가고 나노급으로 내려 갈수록 제조되는 부품의 부가가치는 기하학적으로 높아지게 됩니다.
최근에는 그래핀 박막, 탄소 나노 튜브 박막, 금속 나노 니들 제조 표면처리 등 다양한 나노급 스마트 표면처리 공정들이 상용화 되어가고 있습니다. 밀리메터급 각종 센서들(습도, 체온, 맥박, 혈당 등)이 앞으로는 나노급 센서들로 대체되리라 생각됩니다.

모 일간지에 실린 기사 중에 아래와 같은 글을 보았습니다.
“ (중략) 반도체 업체 퀄컴은 TV시리즈 스타트렉에 나오는 의료기기 '트라이 코더'를 곧 출시할 계획이다. 트라이 코더는 피를 뽑거나 촬영하지 않아도 몸에 대기만 하면 질병을 진단해준다. 퀄컴은 2012년부터 1000만달러(115억원)를 걸고 기술을 공모해 지난해 말 협력사 두 곳을 선정했다. 개발 완료 단계인 트라이 코더는 빈혈·당뇨·폐렴 등 13가지 질병을 진단할 수 있는 것으로 알려졌다. (중략)“
이 신문기사와 관련된 분야는 웨어러블 디바이스로 앞으로 가장 큰 미래 시장이 될 것으로 생각합니다. 특히 의료 분야의 중요성은 웰빙 시대에 모든 사람이 가장 큰 관심을 가지는 분야이기 때문입니다.

아래의 사진은 밀리메터 급 혈당측정용 당뇨패치입니다.

나노급으로 내려가는 초소형 디바이스제조용 표면처리 공정을 건식공정이 아닌 싸고 저렴한 습식 표면처리로 할 수 있는 가능성도 충분히 있습니다
왜 나노급 표면처리 기술이 부가가치가 높을까요? 눈으로 볼 수 없는 초 미세 제조기술이고 작은 면적에 엄청난 양의 기능을 부여 할 수 있기 때문입니다. 감정을 읽어주는 기기, 몸에 대면 질병을 진단하는 기기, 옷을 입으면 몸의 상태를 진단하는 의류 등 응용 분야는 상당히 넓고 가능성이 크다고 하겠습니다.
표면처리 없이는 제품이 없습니다. 그리고 표면처리를 싸고 기능성이 높게 할수록 부가가치가 커집니다. 그리고 나노급 초정밀 고기능성 표면처리를 스마트한 습식 표면처리로 할 수 있다면 글로벌 경쟁력이 있는 높은 부가가치를 가질 수가 있습니다.
저도 이 분야에 상당히 관심을 가지고 있으며, 나름데로의 아이디어와 기술이 있습니다.


고경력 연구인력 채용 지원사업 소개(업데이트) 공지사항

한국산업기술진흥협회에서 기술 경험을 보유한 고경력 연구인력을 중소 중견기업에 공급하여 기업과 인력간 수급 미스매치 해소를 통한 기업 기술개발 역량을 향상시키는 목적으로 고경력 연구인력 채용 지원 사업을 시행하고 있습니다.
기업, 공공연구기관, 대학 등 연구경력을 보유한 고경력 연구인력을 중소 중견기업에서 채용할 경우 인건비를 지원해 주는 제도입니다.
지원기업의 자격은 
◦ 부설연구소(연구전담부서)를 보유한 중소․중견기업
    또는 창조경제혁신센터 창업지원기업(혁신센터 입주기업 포함)
▪ ‘중소기업’ : 「중소기업 기본법」 제2조에 따른 기업
▪ ‘중견기업’ : 「중견기업 성장촉진 및 경쟁력 강화에 관한 특별법」제2조 1에 따른 기업
   (다만, 2015년 기준 매출액 5천억원 이상 또는 종업원 1천명 이상의 기업은 제외함)
▪ ‘창업지원기업’ : 창조경제혁신센터를 통해 창업지원을 받아 설립한 기업과 혁신센터 입주기업
자세한 내용은 인터넷 주소 https://www.rsec.or.kr/front/board/view.do?boardSeq=2609&menuCode=31  참조바랍니다.
제 경우도 고경력 연구인력에 해당함으로 혹시 이 사업에 지원해서 저를 연구인력으로 활용 하시고 싶으신 분은 메일(nepalhan@gmail.com) 주시기 바랍니다. 저의 연봉은 4,800 만원(기업 2,400 만원+ 정부지원 2,400 만원) 이상입니다. 회사가 결정되면 이글을 없애겠습니다

간략 이력서 소개 나의 저서와 간략 이력서

간략 이력서

1976년도에 대학을 졸업하면서 신문을 보니 대학원으로서 공납금과 생활비를 다 준다는 한국과학원(지금의 KAIST 전신)에서 전국에 금속공학 졸업생 8명(재료과 총 16명)을 모집한다는 것입니다. 한국과학원에 합격하면 군대가는 대신 석사학위 공부시켜준 후에, 정부 지정하는 기관에 3년 의무적으로 근무해야 되는 조건이었습니다. 높은 경쟁률이었지만 합격했습니다.

2 년 공부 후 한국 과학원 4회 졸업생으로 한국 기계연구원(그때 당시 창원 본원)에 표면처리 실을 창실하고, 저와 기능직 연구원 한명으로 표면처리 분야에 연구를 시작했습니다. 3년 근무 후에, 국비로 유학을 보내주는 국가시험에 응시했는데 합격했습니다. 그래서 기계연구원에 소속을 두고 국비 유학생으로, 알루미늄 표면처리 세계적인 권위자 그룹인 Prof. Wood 밑에서 3년 반 연구한 후에 박사학위를 받았습니다. 그곳에서 6개월 HRTEM으로 피막 분석을 도와주기를 부탁받고, 포스트 닥터 연구원으로 근무하다가 1986년 기계연구원에 복귀하였습니다.

이후에 습식표면처리 분야의 많은 기술개발 연구를, 실험실, 집 베란다 가릴 것 없이 하면서 나름대로 많은 노하우를 가지게 되었습니다. 한국 기계연구원에 복귀 후 표면처리 연구실장, 책임연구원으로 국가 기술개발사업과 기업 수탁기술개발사업들을 수행하였습니다.

자녀 교육문제로 1993년도 한국생산기술연구원으로 옮긴 후 표면기술 그룹장, 기반기술 그룹장, 생산기반기술 본부장을 거쳐 미국 실리콘밸리에 한국생산기술연구원 미국사무소장 겸 한미기술협력센터 소장으로 3년 근무하였습니다. 미국의 기술 본거지인 실리콘밸리에서 기술이 어떻게 상용화 되는지에 대해 많이 보고 배웠습니다.

미국에서 많은 중소기업과 한국의 중소기업을 매치시키는 다양한 프로그램을 추진하여 국내의 영어 소통 문제가 있는 기술력있는 중소기업 사장들을 미국의 투자자들에게 연결시켜 주었습니다.   

2008년 돌아온 후 세계 유명 저널에 SCI 급 논문 발표에 주력하면서 블로그를 만들어 제가가지고 있는 단편적인 노하우 기술들을 기록하고 있습니다. 한국생산기술연구원을 2014년 정년퇴직하고 한국연구재단 지원 하에 정부 관련기관에서 근무하고 있습니다.

여기에 올린 글들은 특허로 되어있지 않습니다. 왜냐하면 습식표면처리 기술은 공정이기 때문에 특허에 대한 보호를 전혀 받을 수 없기 때문입니다. 기술은 진화합니다. 융합이 될 수도 있고, 클러스터링이 될 수도 있고, 복합화 할 수도 있습니다. 단편적인 블로그 기술들이 융합되어 엄청난 파괴력을 가지는 새로운 제품이 나올 수도 있습니다.




업체 출장 세미나와 현장 진단 및 교육 프로그램 안내 공지사항

알루미늄 표면처리가 저의 전공 분야입니다.
1986
년 제가 국비 유학생으로 공부한 후 박사학위를 알루미늄 수용액과 용융염에서의 양극산화 피막 형성 메카니즘에 대해서 논문을 썼습니다. 그 이후 알루미늄 표면처리 기술 개발 정부 과제를 30 여년 기업체들과 현장 기술 개발에 전념해 왔습니다. 알루미늄 표면처리 업을 하시면서 정말 내가 하고 있는 공정이 정확한 것인지? 불필요한 곳에 경비를 낭비하는 것은 아닌지? 불량이 나는 것이 소재 불량인지 공정 불량인지? 궁금하신 사장님들이 있는 줄 압니다. 그래서 제가 현장 경험과 이론으로 가지고 있는 이 분야의 지식을 필요로 하는 업체를 위해서 도와 드려야겠다고 생각해서 3가지 종류의 프로그램을 제안하려고 합니다.  

1.
알루미늄 양극산화 피막 형성이론 및 기능성 양극산화 피막처리 기술 세미나
세미나 내용
: 다양한 알루미늄 표면처리 피막의 단면 및 평면 투과전자 현미경 피막 사진들
기공형 피막이 형성되는 원리와 증거 되는 단면 조직 투과 전자 현미경 피막 사진들
선진국에서 상용화 했거나 응용하는 기능성 양극산화 피막 아이템들과 사진들
양극산화 피막처리에 대한 질의응답
세미나 시간: 3 시간
세미나 비용: 90 만원(경기도 지역), 충청 충남 강원도 10만원 추가, 경상도, 전라도 20 만원 추가
특이 사항: 본 세미나는 KAIST 재료과 교수와 석 박사 학생들 대상으로 한 2005년 특강 발표 내용임 

2. 알루미늄 양극산화 기초와 기능성 양극산화 기술 세미나 및 단기 현장 기술 지도
세미나 내용: 기공형 피막이 형성되는 기초 원리와 증거 되는 단면 조직 투과 전자 현미경 피막 사진들
선진국에서 상용화 했거나 응용하는 기능성 양극산화 피막 아이템들과 사진들
현장 생산 라인에 대한 진단 및 불량 발생원인 기술지도
교육 시간: 3 시간
교육 비용: 90 만원(경기도 지역), 충청 충남 강원도 10만원 추가, 경상도, 전라도 20 만원 추가
특이 사항: 현장 기술자를 위한 기초이론 세미나 및 기능성 피막처리 기술과 현장 표면처리 공정의 진단 및 불량 원인 분석  

3. 알루미늄 양극산화 기초 기술 세미나 및 피막 단면 분석용 TEM 시편 준비 방법 교육
세미나 내용
: 기공형 피막이 형성되는 기초 원리와 알루미늄 양극산화 피막 단면 분석을 위한 투과전자현미경(TEM) 시편 준비용 Ultramicrotomy 사용을 위한 시편 준비 방법 및 다이아몬드 나이프 사용 방법
교육 시간: 3 시간
교육 비용: 90 만원(경기도 지역), 충청 충남 강원도 10만원 추가, 경상도, 전라도 20 만원 추가
특이 사항: 알루미늄 양극산화 피막 분석의 핵심 기술에 대한 교육과 많은 실제 단면 조직사진으로 교육  

본 교육 과정에 대해 관심이 있으신 업체에서는 먼저 저에게 회사에 대한 홈페이지 및 현재 하고 계시는 알루미늄 표면처리 공정에 대한 내용을 적어 주시고 어떤 부분을 중점적으로 교육을 받고 싶으신 지에 대해
nepalhan@hanmail.net 또는 nepalhan@gmail.com 으로 메일을 보내 주시기 바랍니다. 검토를 한 후 일정 조율과 후속 과정을 밟도록 하겠습니다.


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