중견 또는 중소기업에서 표면처리 분야 기술 자문이 필요하신 업체 사장님에게 공지사항

제가 한국생산기술연구원을 정년 퇴직한 후 고경력 과학기술인 지원사업에 선발되어 충남지역 공공기관에서 근무한지 3년이 이번 8월에 종료됩니다. 앞으로는 제가 보유한 기술들을 자체연구소를 보유한 중견, 중소기업(최소 매출액 50 억원/)의 기술개발 사업에 표면처리 분야 기술 고문 역할로 일정기간 계약(매달 일정 금액)에 의해 기술개발 상품화 개발을 지원하려고 생각하고 있습니다. 아래에 적어 놓은 제가 자문 할 수 있는 기술 분야에 관심이 있으신 분은 제 이메일(nepalhan@hanmail.net)으로 연락 바랍니다. 메일을 보내 주실 때는 회사명, 매출액, 연구소 유무, 주 생산품, 자문 받고 싶은 내용, 기간 등을 적어 주시면 됩니다.  

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

 

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

어느 반도체 관련 중견기업 설계팀의 고민 반도체 LED등 관련 표면처리기술

얼마 전 국내의 반도체 및 디스플레이, LCD 장비 관련 중견기업 기구설계팀 차장님 두 분이 납품업체 직원과 같이 저를 찾아 왔습니다. 제 블로그를 보고 저한테 메일로 자기들이 몇 년째 고생하고 있는 할로겐 램프 반사면 표면처리 문제를 상담 받기 위해 도움을 요청해서 시간 약속을 내가 해 주어서 왔습니다.

이야기를 들어보니 제 관점에서 볼 때 문제가 많은 표면처리를 발주하고 있었습니다. 중견기업 설계팀에서는 자기들이 표면처리를 하지 않습니다. 설계된 부품을 가공 총괄하는 중소기업에 주면, 가공 총괄 업체에서는 부품을 가공하는 업체에 보내어 랩핑하고, 랩핑한 후 표면처리 업체에 보내어 무전해 도금과 금도금을 한 후에, 최종 조립을 가공 총괄 업체에서 해서 납품을 합니다.

그런데 이 회사의 반도체 부품은 특성상 사양을 설계팀에서 전문가가 만드는 것이 아니라, 가공 총괄 업체에서 조사를 한 후 제조 공정 사양을 넘겨주면, 최종 설계 사양으로 넣는 것입니다. 만일 가공 총괄 업체가 표면처리를 잘 못 선정하거나, 음흉한 마음 만 먹으면 부품의 표면 처리비는 10 배 이상 차이가 나고, 시간도 많이 걸리게 할 수 있습니다. 부품 설계 팀은 표면처리를 약간 밖에 모릅니다. 자기들이 원하는 최종 사양에 맞으면 제조 원가를 고려하여, 마진폭 안에서 처리비가 비싸다면 비싼 줄 알고 사장님에게 결재 올립니다.

사장님은 표면처리를 더 모릅니다. 담당 직원이 비싸다면 비싼 줄 압니다. 그런데 비싸게 만든 것이 계속 표면처리에서 몇 년째 말썽을 일으킨 겁니다. 그러니 총괄하는 중소기업과 서로 도움을 주고 받았지만, 차장님도 더 이상 감쌀 수가 없는 상태까지 온 것입니다. 전문가에게 이 문제를 상담을 받아서 사장님에게 보고 해야 되는 상태까지 온 것입니다. 그 이유 때문에 저한테 SOS 메일을 보냈습니다. 가공 총괄 업체 직원을 대동하고 설계팀 차장 두 사람이 같이 왔습니다.

문제되는 부품의 사양에 대해서 이야기 하는 것을 듣고 현재 하고 있는 표면처리 공정을 들어보니 문제되고 경비가 많이 드는 공정을 적용하여서 하고 있었습니다. 그 이유는 국내 도금 공장에서 하는 일반 공정으로 목표 성능 사양을 맞추려고 했기 때문입니다. 미리 저에게 찾아 왔다면 제가 가지고 있는 성능이 우수한 공정을 지도해 줄 수도 있었는데 하는 아쉬움은 있습니다. 기존의 국내 도금업체에 의존하다 보니 랩핑도 많이 해야 되고, 가공도 더 해야 되고, 무전해 도금도 두껍게 해야 되고, 금도금도 두껍게 해야 되는 상황이 된 것입니다. 설계 요구 사양에 맞출 수 있는 내식성을 가지려고 두껍게 도금해서 사양을 맞추는 방법을 사용한 것입니다. 잘 못 적용된 표면처리로 납품을 하니까, 실제 제품으로 판매 후에 성능 상에 하자가 자주 발견되어 이 회사로 보고가 되니까, 이대로 더 이상 넘어 갈 수 없는 상황까지 온 것입니다. 그 동안 관련 하청 도금업체는 돈 많이 벌고, 관련 랩핑 업체 돈 많이 벌었습니다. 그리고, 자기들은 시키는 데로 했을 뿐이고, 총괄 업체는 설계 사양에 적힌 데로 했을 뿐인데, 왜 부분적으로 부식이 되어 하얗게 피는 불량이 나는지, 누구 잘 못인지 서로 나 몰라라 하고, 하청 총괄 업체는 자기도 모르겠다고 하니 자기들 선에서는 해결책도 없습니다.

그래서 습식 표면처리는 제품의 최종 마무리 공정으로서, 사용상에 하자가 발생하면 제품 값을 다 물어주어야 되기 때문에, 모르면 시간과 돈을 쓰레기 통에 버리는 기술이라는 것을 제가 항상 이야기 하는 이유가 여기 있습니다. 국내 첨단 산업에 종사하시는 중견기업 사장님들은 선구자의 역할을 하는 분야에 종사합니다. 그러나 선구자로서 부품의 최초 설계 사양을 만들어 갈 때 꼭 전문가의 조언을 들어야 합니다. 전문가들은 기술의 가치를 누구보다 잘 압니다. 필요로 하는 사양을 기존의 방법 이외에 그 이상으로 더 싸게 더 쉽게 성능의 사양을 만족시킬 수 있는 방법을 조언해 줄 수 있습니다.

습식 표면처리는 장치 산업이 아니고 그야말로 부가가치가 가장 높은 경험에 의한 노하우 기술 산업입니다. 제조과정에서 마무리 공정으로 잘못 선정된 습식 표면처리를 사용할 경우, 앞에 소개한 반도체 중견업체 같이 몇 년째 니탓 내탓으로 서로 싸우면서 해결을 제데로 못하는 상황을 맞게 될 수도 있습니다.


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