포스텍 연구팀, 김 서림·반사방지·자가세정 동시 가능 코팅 기술 개발

이효민 교수팀 성과, 고부가가치 센서 활용 기대

사진은 포스텍 이효민 교수.

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 화학공학과 이효민 교수와 김동표 교수·통합과정 윤종선씨 연구팀이 나노 구조체 위에 마이크로 구조체를 구현함으로써 김 서림과 반사 방지, 자가 세정이 동시에 가능한 새로운 코팅 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.

일상생활에서 접할 수 있는 투명 디스플레이부터 미래 기술이 집약된 디지털 렌즈에 이르기까지 광학용 투명 기판이 폭넓게 사용되고 있다.

이러한 기판들은 어떠한 환경에도 우수한 광학적 성질을 유지해야 하는데 김 서림 현상이나 잦은 접촉으로 인해 표면이 쉽게 오염될 수 있다.

이 같은 문제들을 해결하기 위해 김 서림 방지(Antifogging)와 자가 세정(Self-cleaning) 코팅 기술이 연구되고 있다.

하지만 두 가지 기능은 각각 서로 상반되는 표면 젖음 성질을 요구하기 때문에 이를 하나의 표면에 동시에 구현하는 데는 어려움이 있어 왔다.

 이에 연구팀은 물을 좋아하는 고분자-실리카 나노 복합체에 주목했다. 나노 복합체의 경우, 공기 중의 물 분자들이 모세관 응축 현상에 의해 모여들기 때문에 김 서림 환경에서도 투명한 채로 남아있다.

반면, 낮은 표면 에너지의 마이크로 구조체는 표면에 흡착되는 여러 오염 물질들을 외부 물방울에 의해 손쉽게 제거할 수 있도록 한다.

연구팀은 이러한 나노 구조체 위에 마이크로 구조체를 전사한 새로운 구조를 통해 김 서림 방지와 자가 세정이 동시에 되는 습식기반 초소수성(물에 젖지 않는 성질) 김 서림 방지 코팅(wet-style superhydrophobic antifogging coating)을 제안했다.

[포항=뉴시스] 강진구 기자 = 포스텍(총장 김무환)은 화학공학과 이효민 교수와 김동표 교수, 통합과정 윤종선씨 연구팀이 나노 구조체 위에 마이크로 구조체를 구현함으로써 김 서림과 반사 방지, 자가 세정이 동시에 가능한 새로운 코팅 기술을 개발했다고 29일 밝혔다.사진은 연구 관련 이미지.(사진=포스텍 제공) 2020.07.29.  [email protected]

그 결과, 기저 나노 복합체를 통해 물 분자를 흡수하고 불소계 고분자 패터닝(patterning·기판에 원하는 모양의 구조를 형성하는 행위)을 통해 물방울을 반발함으로써 두 가지 상반된 기능이 동시에 수행 가능한 것으로 확인됐다.

이 연구성과는 재료공학 분야 세계 정상급 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼스(Advanced Materials)’ 최근호 내부 표지(Inside back cover)에 게재됐다.

이 연구는 한국연구재단 신진연구지원사업과 전략형 국제공동연구사업, 리더연구자지원사업의 지원을 받아 수행됐다.
 
연구를 주도한 포스텍 이효민 교수는 “이번 연구는 김 서림 방지 코팅을 제조하는 새로운 방법을 제시했다”며 “이 코팅 기술은 자율주행 자동차나 로봇 등 어떠한 환경에도 우수한 광학적 성질을 유지해야 하는 고부가가치 센서에 활용될 수 있을 것으로 기대된다”고 말했다.


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