핀란드의 국가기술연구센터(VTT; Technical Research Centre of Finland)는 졸-겔(sol-gel) 코팅공정에서 사용할 수 있는 새로운 전처리 및 경화기법을 개발하였다. 새로운 전처리 방법을 사용하게 되면, 졸-겔 코팅의 접착력이 상당히 향상된다.

이 기법은 개량된 이산화탄소 드라이아이스 입자를 사용하기 때문에 친환경적이면서도 기존의 세정방법에 비해 발생하는 폐기물량도 많지 않다. 다른 새로운 기법은 졸-겔 코팅의 경화와 관련되어 있다. 이것은 별개의 경화공정을 갖추지 않고, 조각마다 저장되어 있는 열에너지를 사용한다. VTT는 이 두 가지 기법에 대한 특허를 신청하였다.

개량된 드라이아이스를 이용한 전처리(pretreatment)가 갖는 이점은, 처리 후 표면이 화학적 전처리와 같은 다른 방법을 사용할 경우만큼 쉽게 산화되지 않는다는 것이다. 또한 어떤 기질에서도 적용될 수 있는 다른 이점으로, 기존의 화학용액이나 폐수와 같은 전형적인 습식 세정공정을 이용할 때처럼 다량의 폐기물들을 발생시키지 않는다는 점이다.

새로운 코팅 경화 기법에서 코팅될 조각에 저장되어 있는 열에너지는 졸-겔 코팅의 열경화 과정에서 사용된다. 이 방법은 이미 용융아연도금(hot-dip galvanized) 및 열융사(thermally sprayed)제품에 성공적으로 적용되고 있다. 트레일러, 자전거 프레임 등의 용융아연도금 및 열융사 코팅에 사용되는 재료에 몇 차례 적용된 바 있다.

VTT의 졸-겔 로드맵

연구팀은 또한 산업적 규모에서 사용 가능한 코팅을 위한 제조가능성 및 모듈화를 실현하였다. 이 프로젝트에서는 졸-겔 코팅 및 메탈 스트립의 롤투롤 코팅(roll-to-roll coating)을 위한 전처리 과정에서의 적정성도 시연해 보였다.

졸-겔 코팅의 전처리 과정을 위해 전해연마(electropolishing)기법이 전해질로써 친환경성을 갖추어야 하는 연속공정에서 사용할 수 있다는 것도 밝혀졌다. 이산화탄소 드라이아이스의 사용은 코팅을 위한 충분한 접착력을 제공하는 것으로 나타났다.

졸-겔 코팅의 친환경성 측면에서 이 프로젝트에서 사용된 모든 코팅은 현재 VOC Directive(휘발성 유기화합물 지침) 기준을 만족하였다. 졸-겔 코팅뿐만 아니라, 오염 방지력, 세정 용이성, 부식 및 산화저항성, 마모저항성과 같은 서로 다른 재료 표면의 기능적 성질을 향상시키는 것도 가능하였다.

그러나 이 연구에 적용한 박막의 코팅은 외부 환경에서 사용하기에 충분한 정도의 부식저항성을 제공하지는 못하였다. 현장 부식실험에서 최상의 결과는 졸-겔 코팅의 두께를 페인트나 바니시 정도로 두껍게 할 때 얻을 수 있었다.

박막 코팅과 기질 물질의 최상의 조합은, 아연도금강판에 졸-겔 코팅을 적용했을 때 얻어졌다.

조나리 기자/olivelina@paran.com