중소기업에서 표면처리 분야 기술 개발 자문이 절실히 필요하신 사장님에게 공지사항

제가 한국생산기술연구원을 정년 퇴직한 후 고경력 과학기술인 지원사업에 선발되어 충남지역 공공기관에서 근무한지 3년이 이번 8월에 종료됩니다. 앞으로는 제가 보유한 기술들과 39년동안 표면처리 분야 기술개발 경험 노하우를 자체연구소가 없고 기술개발을 절실히 필요로 하는 중소기업(최대 매출액 50 억원/)에 표면처리 분야 기술 개발 방향 설정 지도와 개발 전 과정 고문 역할로 일정기간 계약(매달 일정 금액)에 의해 기술개발 상품화 개발을 지원하려고 생각하고 있습니다. 자문하는 내용은 제 생명처럼 절대 비밀을 유지합니다. 아래에 적어 놓은 제가 자문 할 수 있는 기술 분야에 관심이 있으신 사장님은 제 이메일(nepalhan@hanmail.net)으로 연락 바랍니다. 메일을 보내 주실 때는 회사명, 매출액, 주 생산품, 개발 자문 받고 싶은 내용, 기간 등을 적어 주시면 됩니다. 인연이 되면 함께 일하여 고부가가치 제품을 만들 수 있을 것입니다. 

자문 가능 표면처리 기술 분야  

1. 철 합금 부품의 내마모 향상 분야
2. 철 합금 부품의 내식성 향상 분야
3. 각종 알루미늄 표면처리 기술(반도체 부품 관련 분야는 제외)
4. 폐수처리 및 공기 정화 기술
5. 방열 표면처리 기술

6. 표면처리제 개발 
7. 나노 필터, 이차전지, 수소저장 금속화합물, 초 경면 광택제 제조 등 제 블로그와 연관된 표면처리 기술들

 

주강 주철 부품의 고내식 유무기 세라믹 코팅 기술 고내식 표면처리 기술

지금부터 19 년 전에 주물로 상수도 배관용 플랜지를 제작하시는 분이 찾아 왔습니다.  국내 지하 매설 상수도 배관에 연결되는 플랜지 부품을 개발하여 정부의 상수도 배관 공사에 부품 공급업체로 등록하려고, 그때 가장 문제가 되는 표면처리 기술을 일본으로부터 도입하여 실용화 하는 기술개발 과제를 중기청으로 부터 지원받아 개발을 진행 했는데 실패했다는 것입니다.

주물 플랜지 부분은 나사산이 있고 안쪽과 바깥쪽 모두를 코팅해야 하는데 내식성이 1,000 시간에 미달할뿐아니라, 부풀음등 불량이 많이나고, 코팅 후 끓는 물에 담구어 유해 물질이 녹아나오는 테스트에서 불량이 난다는 것입니다.

제가 이 분의 말을 듣고 선뜻 기술개발을 할 수 있다는 생각을 한 이유는 1990년 초에 특수 네일 스크류에 무공해 유무기 고내식 코팅액과 공정을 수탁과제로 일본기술보다 더 나은 기술을 개발한 경험이 있기 때문입니다.  특수네일 스크류의 경우는 나사 산은 있어도 넛트는 없기때문에 나사산의 내구성은 크게 문제가 되지 않았지만, 주물 플랜지는 나사산을 체결해야 함으로 나사산에 대한 고경도 세라믹 코팅을 해 주어야하는 공정이 추가됨으로 난이도가 높은 기술 이었습니다.  그러나 기술 개발이 성공하여 실제 유무기 세라믹 코팅 라인은 따로 공장을 만들어 주물 플랜지 납품에 성공했다는 소식을 들었습니다.

각종 철강 기계류 부품이나 주철 주물 부품들의 내식성을 증가시키기 위하여 일반적으로 용융 또는 전기 아연 도금후 크로메이트 처리등이 많이 사용됩니다. 그러나 도금 후 크로메이트 처리의 경우 6가 크롬 공해 문제와 내식성이 염수분무시간 172 시간 정도로 낮기 때문에 이분야에는 사용하기 곤란합니다.

본 기술은  폐수가 발생하지 않는 하지 처리인 세라믹 코팅을 하고 상부에 유무기 세라믹 코팅을 함으로써 내식성이 염수분무시간 1,000 시간 이상으로 증가하는 기술로서, 수도관 주물 플랜지에 적용하여 내식성 및 무해성 테스트를 통과 하였습니다. 본 기술은 NIW 기술의 전단계 기술로서 전처리에 적용되는 세라믹 층 두께가 약 3 미크론의 얇은 피막이어서 고경도의 특성은 약하나 처리 단가가 400원~500원/kg 정도로 극히 저렴하고 시설 투자비가 적어서 도금업체가 아니라 기계가공 생산업체 자체에서도 폐수처리 시설이 없이도 할 수 있는 기술입니다.

                                                               사진 본 기술로 처리된 볼트와 너트 샘플


고부가가치 기능성 양극산화 피막처리 기술(1) 반도체 LED등 관련 표면처리기술

최근 LCD/반도체 부품 표면처리 업체에서 저에게 보낸 문의 메일을 받았습니다.
양극산화 피막을 이용한 초소형 가스센서에 대한 기술개발 관련 내용 이었습니다.  블로그에 올린 바이러스도 잡는 나노필터에 대한 내용을 보고 메일로 연락해 왔습니다. 
이 글을 보면서 제가 1988년도부터 2005년 까지 표면처리 관련 특강으로 삼성전자, 삼성전기, 중소기업체들 모임, KAIST 재료과 특강, 표면처리 학회 표면처리 특강 등 양극산화 피막기술을 응용한 기능성 표면처리 기술에 대해 말한 내용 중 한 가지가 이제 겨우 시작하는구나 하는 생각을 했습니다. 아래 사진은 1988년부터 제가 발표한 기능성 피막처리 기술의 종류를 보여 줍니다.
여기에는 나노 알루미늄 도금기술, 나노 수직자화 기술, 나노 패턴 발광, 나노 패턴 히트파이프 등 수십여 가지의 종류를 기술개발 할 수 있는 가능성이 있다는 것을 이야기 했습니다.  그 당시만 해도 이 분야에 논문이나 특허가 거의 나오지 않은 상태여서 제가 한 이야기가 무슨 동화 이야기냐고 했을 것으로 생각합니다.  대기업에서는 저에게 특강을 해달라고 하고서는, 그 목적이 그 당시 IMF 때라 반도체 에칭장비에 사용되는 GDP나 캐소드 등의 국산화에만 관심이 있었지요.
제가 받은 메일에서 그래도 중소 전문기업 연구소에서 기술개발 하겠다고 나서는 발표 자료를 보면서 이제야 선진국으로 가기 위한 작은 첫발걸음을 시작하는구나 생각했습니다.  그래서 성공을 기원했습니다.
제가 세미나를 할 때마다 알루미늄 양극산화피막은 선진국인 일본이나 미국에서 아무리 특이한 표면처리를 해온 제품도 제가 통달한 피막의 구조분석 기술을 통해 그 표면피막이 어떠한 공정으로 만들어졌는가를 거의 80% 이상을 알 수 있다고 말해 왔습니다. 그 이유는 4년 동안 박사과정과 포스트 박사과정 동안 밤새면서 고가의 최신 분석 장비를 마음대로 쓰면서 피막 분석을 해온 결과입니다.  젊을 때 기능성 피막을 이용한 부품을 만들고 싶은 열망이 컸었지만, 어떤 기업도 관심을 가지지 않았지요. 시장이 규모가 작고 미래의 먹거리로 보이지 않았기 때문입니다.  이제 이동통신기기의 소형화 고기능화 고성능화에 의한 나노 구조 피막을 응용하는 기술의 수요가 생겨서, 습식 표면 처리하는 후배들이 제대로 습식 표면처리의 고부가가치화에 일익을 담당하여 연구 개발을 시작하는 것 같아 기분이 참 좋습니다. 꼭 좋은 결과를 내시기를 기원합니다.

LCD 용 알루미늄 가공 판에 표면처리시 발생하는 부식 반도체 LED등 관련 표면처리기술

알루미늄 부품 중에서 국내에서 가장 고 부가가치 기술을 필요로 하는 분야는 LCD용 전극 등의 표면처리와 반도체 에칭장비용 각종 전극 등의 표면처리라고 생각합니다.

어느날 관련 업체에서 저를 찾아 왔습니다. LCD용 전극판인데 가로 세로 2 m 정도 되는데 두께가 10 cm 정도 되는것 같았습니다. 그곳에 전면이 사진과 같은 가스가 분산되기 하기위한 미세한 구멍 가공이 되어 있는 판이었습니다. 찾아온 이유는 자기들이 알루미늄 판을 가공을 해서 깎아내고 구멍도 치수를 정밀하게 가공해서 마무리를 한 후, 표면처리 공장에 보냈는데, 사진과 같이 가공 된 구멍 내에  부식이 발생했다는 것입니다. 그 부식으로 인해 가공을 마친 판 전체를 못쓰게 되어 한 1억정도가 표면처리 1시간 잘못해서 없어졌다는 것입니다.  그때 저를 찾아오신 분은 표면처리를 직접 하신 분이 아니라 자세한 질문을 할 수도 없어서 분석을 한번 해 볼테니 부식된 부분을 달라고 했습니다.

얼마 후 부식 된 표면처리 한 업체에서 한번 와 달라고 해서 갔습니다. 엄청난 시설 투자를 했습니다. 표면처리 공장 치고는 정말 깨끗했습니다. 공정에 대한 설명을 들으면서 왜 그런 문제가 발생했는지를 짐작이 갔습니다만 자세한 이야기는 안했습니다.

 제가 항상 느끼는 것이지만 이러한 기술 집약적 분야의 문제점은 회사를 운영하시는 분이 표면처리 기술의 중요성을 모른다는 것입니다.  그래서 이 분야는 경험을 가진 표면처리 기술자들이 경쟁업체로 옮기는 경우의 빈도가 높습니다. 반도체 분야나 LCD분야는 이제 세계적인 제조업체가 우리나라에 여러곳 있습니다.  

표면처리 기술이 생명인 이 분야의 기업 기술자가 이회사에서 저회사로 다니지 않는 이 분야를 책임 질 표면처리 기술을 보유 한 세계적인 기업이 우리나라에도 이제 나와야 될 것입니다. 

사진 LCD 전극판의 가공후 표면처리 시 발생한 부식 모습


휴대폰, LED 부품 등에 필요한 저렴하면서 열전달 및 방열성이 높은 코팅 기술 반도체 LED등 관련 표면처리기술

국내의 에너지 상황이 날로 악화되고 있어서, 아주 추운 날씨나 아주 더운 날씨에 전기를 꼭 써야 될 때, 전기쓰는 양을 줄이라고 범국민 적으로 홍보를 하는 횟수가 늘어나고 있습니다. 이유는 에어콘이나 히터의 전기 소모가 크게 증가하기 때문입니다. 
에너지 절감이라는 큰 화두에 항상 빠지지 않는 것은 어떻게 하면 더울때 더운에너지를 찬쪽으로 또는 그 반대로 빨리 이동시켜서 열을 뺏거나 주는가의 열전달 기술입니다 이러한 열전달 기술의 핵심은 소재의 표면에 열전달 해야 되는 매체를 놓았을때 그 소재의 반대편 쪽으로 열전달이 얼마나 빨리 이동할 수 있느냐의 표면처리 기술입니다. 
이러한 기술을 바탕으로 만든 부품이 히트파이프입니다. 히트파이프의 열전달 속도는 (다른 어떠한 부가되는 장치없이 무동력으로) 구리 금속의 열전달 속도의 60 ~70 배로 이동할 수 있으며, 30 cm 거리를 거의 3 ~ 4초 내에 한쪽 끝의 온도와 유사한 온도로 반대편 차가운 쪽으로 전달되는 굉장히 빠른 열전달 특성이 있습니다.  히트 파이프의 핵심 기술은 윅(wick)을 만드는 일인데 주로 표면을 요철을 내거나 분말 야금 법에 의해 소결하여 모세관 현상을 이용하는 내부 벽면 구조를 만드는 기술입니다.
이러한 분말 야금법이나 표면 요철을 만드는 가공 기술은 사이즈의 제한을 받고(파이프 내경을 분말야금으로 붙이려면 사이즈에 맞는 소결로가 있어야 하고, 요철을 파이프 내면에 내려면 내면 가공용 장비의 사양에 맞추어야 하기 때문)가공비가 많이 들어가는 단점이 있습니다.
미국에서 히트파이프를 가장 많이 사용하는 분야는 제습기나 태양열 장비, 보일러, 에어콘, 자동차, 전철, 기관차 등 교통수단으로, 온도 조절 때문에 많이 사용되고 있습니다. 그러나 점차 통신장비와 컴퓨터 등이 고 성능화 됨에 따라 이에 의한 열방출 문제와 LED 보급에 의한 열방출 문제로 히트파이프가 형태가 복잡해지고 소형화 되어야 될 필요성이 크게 증가하고 있습니다. 
이로 인하여 열방출 부분을 가공하여 판상이나 복잡한 형상의 형태를 만든후 최종적인 마무리 공정에서 내부 벽면을
윅(wick)을 만들어야 되는 시대가 되었습니다.

이러한 문제를 해결하는 기술로 제가 개발한 본 방열용 윅(wick) 대체용 세라믹 코팅기술은 어떠한 형태이든 그 형태의 내부에 세라믹을 형성 할 수 있는 코팅액을 넣어 벽면을 반응시켜 고성능의 세라믹 코팅 wick을 형성시킬 수 있습니다.  이 기술의 특징은 사이즈와 형태가 어떠한 모양이든 엄청나게 크든 아주작든 상관 없이 코팅액이 들어갈 수 있는 입구만 있으면 가능 합니다. 
본 기술이 적용될 수 있는 분야는 컴퓨터, 통신장비, LED 방열판, 각종 에어컨 등의 냉열기기 부품, 각종 제습기의 핵심부품, 각종 히터의 열전달 부품 등과 기계 장비등의 고열부분의 과열방지 부품, 각종 금형의 균일온도 조절용, 금형의 온도 제어용 고속 방열 또는 고속 가열용 부품 등에 사용 가능합니다.
                                                                    사진 열방출용 세라믹 코팅층 표면

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