마그네슘은 실용 금속 중 최경량이라는 특징으로 인해 노트북 PC의 케이스나 자동차의 계기판 등에 사용되고 있다. 이러한 용도에서는 마그네슘 표면에 디자인성을 부여하는 것이 요구될 수 있다. 현재, 자동차 등과 유사한 습도장 처리 공정이나 약품 처리를 하고 있지만, 공정이 복잡하고 많은 비용이 드는 문제가 있어 간편하고 저렴하게 마그네슘 표면에 디자인성을 부여하는 기술의 개발이 요구되고 있었다.

생물은 상온`상압 하에서 필요한 최소한의 에너지로 여러 가지 뛰어난 기능을 발휘하고 있다. 생물의 특이하고 미세한 구조에서 만들어지는 기능을 모방한 재료/제조 프로세스 기술은 바이오 미메틱(생체 기능 모방형) 프로세스로 불리는데, 에너지 절약, 자원 절약의 관점으로부터 유망한 기술이다.


이 연구에서는 비단벌레의 표피가 다층막 구조와 요철 구조에 의해 색상을 발현하는 기능에 주목했다. 마그네슘 합금 표면에 미세한 구조를 형성함으로써 마그네슘 합금에 디자인성이나 내식성을 부여하는 것을 목표로 표면 처리 기술의 연구개발을 실시했다.

이 처리 기술은 불소 수지로 만든 밀폐 용기 안에 초순수와 마그네슘 합금(AZ31나 AZ61 등의 알루미늄과 아연을 포함한 합금)을 봉입해 120℃의 온도에서 소정 시간(2.5시간~10시간) 유지하는 매우 간단한 프로세스로, 마그네슘 합금 표면에 마이크로미터 사이즈 이하의 미세 구조체 박막을 형성하여 발색시키는 것이다.

처리 시간이나 온도의 제어에 의해 합금 표면의 색채가 변화되는데, 이것은 표면 처리에 의해서 형성되는 미세 구조체를 형성하는 박막의 두께가 달라지는 데에 기인한다.

이 처리 기술은 박막 두께의 재현성이 뛰어나 원하는 색채의 마그네슘 합금을 안정적으로 생산할 수 있다. 또한, 이 처리에 의해 형성된 구조체는 마그네슘과 물과의 반응에 의해 생성된 산화마그네슘이나 수산화마그네슘으로 완성된다.

이번에 개발한 처리 기술에 의해 간편하고 환경 부하가 적은 저환경 부하형 프로세스로 마그네슘 합금에 고부가 가치를 부여할 수 있게 되었다. 연구진은 앞으로 기술 이전에 의해 전자 기기류의 케이스 등에 적용하는 것을 시작으로 이 처리 기술의 실용화를 목표로 한다고 밝혔다.

조나리 기자/olivelina@paran.com