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(한국기계연구원 연구성과4) 초발수 표면 제조방법

글쓴이 : Riushop 날짜 : 2014-12-17 (수) 11:35 조회 : 5303

■ 보유기관 : 한국기계연구원
■ 주요 발명자 : 정대환/임현의/노정현/김완두
■ 권리사항
- 출원번호 : 10-2007-0033641
- 출원일 : 2007년 4월 05일
- 현재상태 : 등록
■ 기술완성도 : 시작품단계 

 

 기술개요


- 일반적으로 발수성이란 물에 젖기 어려운 성질을 뜻하며, 초발수 표면기술은 표면의 젖음(wetting)현상을 조절하기 위한 표면개질(surface modification) 기술의 한 분야로, 고체의 표면을 물리적 또는 화학적으로 표면 개질하여 고체의 표면에 액체가 접촉할 때 접촉각이 150°이상이 되도록 하는 기술을 의미한다.
- 일반적으로 자동차 유리 또는 건축용 창유리의 표면은 물에 대한 접촉각이 20~40°정도로 낮은 값을 가지므로 우천시 물이 불균질한 수막의 형태로 흘러내리며, 이처럼 불균질한 수막은 자동차 유리의 경우 빛의 산란을 가져와 특히 우천시나 야간운전 시 운전자의 시야를 방해하며, 건축용 유리창의 경우 먼지, 황사 등과 더불어 표면을 쉽게 오염시킨다.
- 만일 유리 표면의 표면 에너지를 현저하게 낮출 수 있다면 물방울의 부착 형태를 둥글게 하여줄 수 있고, 이러한 물방울이 구형의 형태로 굴러 떨어지게 하여 대부분의 유리에서 물에 대한 젖음을 용이하지 않게 할 수 있음. 이와 같이 물에 대한 젖음을 방지할 수 있는 유리를 초발수 유리라고 하며 자동차에 초발수 유리를 적용하면 불균질한 수막으로부터 오는 시야의 왜곡을 막아 선명한 시야를 확보할 수 있어 사고를 미연에 방지할 수 있다.
- 본 기술은 표면에 계층적 미세 요철구조를 형성하고 불소화합물을 처리하여 뛰어난 초발수성을 지니며 투명도의 조절이 가능한 초발수 표면을 용이하게 생산할 수 있는 제조방법을 제공한다.

 

기술 개념도

f1.jpg


기재의 표면에 구(球) 형상의 제(N)비드를 다수 개 배열하는 제(N)비드 배열단계와 이 제(N)비드를 에칭마스크로 기재의 표면을 식각하는 제(N)식각단계와, 기재 표면에 제(N)비드 보다 큰 직경을 갖는 구(球) 형상의 제(N+1)비드를 다수 개 배열하는 제(N+1)비드 배열단계와, 이 제 (N+1)비드를 에칭마스크 하여 기재 표면을 식각하는 제 (N+1)식각단계와, 식각된 기재의 표면에서 비드를 제거하는 비드제거 단계 및 이 비드가 제거된 후 계층적 구조(hierarchical structure)의 미세요철이 형성된 기재의 표면에 불소화합물을 코팅하는 불소화합물 코팅 단계를 포함하고, 제 (N+1) 비드배열단계 및 제 (N+1) 식각단계를 N회 반복하는 것을 특징으로 하는 초발수 표면 제조 방법

f2.jpg

투명 나노구조 유리의 자기세정 효과
(실제 흙먼지를 모아서 실험)

 

기술내용 및 동향


- 본 기술의 초발수 유리 제조방법에 따르면, 기재의 표면에 계층적 구조의 미세요철을 용이하게 형성하고 불소화합물을 코팅하여, 초발수 성능을 부여할 수 있다는 장점이 있다.
- 또한 미세요철의 크기를 조절함으로써 투명한 기재의 투명도를 자유롭게 조절하여 제조할 수 있다.
- 아울러, 초발수 효과에 의한 자기세정(self-sleaning)이 가능하므로 먼지 등의 외부 오염물로부터 깨끗한 표면상태를 유지할 수 있다는 장점이 있다.


적용가능분야 및 목표시장


건축자재, 전자기부품, 차세대 디스플레이 커버 글래스, 물을 싫어하는 모든 표면, 자기세정을 원하는 표면, 유리창, 거울, 안경 등


시장동향


나노코팅유리는디스플레이커버유리, LCD 디바이스및휴대폰커버, TV용커버유리창등다양한분야에적용가능


1) 전자산업에 적용되는 나노소재 유리 시장 전망
디스플레이 커버 유리는 LCD 디바이스 및 휴대폰 커버, TV용 커버용으로 다양하게 사용될 수 있으며, 전자산업분야에 적용되는 나노소재 시장은 2010년 5억불 규모에서 2015년에 21억불 규모로 크게 성장할 것으로 예상된다.


2) 가정용/건물 세정 분야에 적용되는 나노소재 시장 전망
손쉬운 유지관리를 요구하는 소비자의 욕구에 대응하여, 기술혁신을 통해 시장점유를 증대시키고자 하는 다국적 브랜드 기업들의 연구개발 활동이 나노소재를 가정용품 분야에 차용하고자 하는 주된 동력이 되고 있음. 은나노와 같은 기능성 나노입자를 함유한 코팅제는 욕조, 욕실타일, 변기 등에 적용되어 물때가 끼는 것을 방지하고, 소수성 처리를 통해 손쉽게 청소가 가능하게 함으로써, Unilever, Colorox와 같은 가정용 청소제를 판매하는 다국적 기업들은 자가세정 또는 화학세제 없이 물로만 청소가 되는 나노 코팅기술에 대해 심각한 위협을 느끼고 있다.
특히 고층건물의 외벽 유리창 청소는 많은 노동력을 필요로 하며, 벽에 붙은 오염물질이 쉽게 떨어져나가게 하는 기술은 저에너지 저비용 건물관리를 가능하게 하고 공공장소의 청결을 유지하는 데에도 많이 이용함. 이러한 추세에 힘입어 가정용품/건물유지 분야에 적용되는 나노소재 시장은 2010년 3.1억불 규모에서 2015년에는 8.3억불 규모로 성장할 것으로 예측된다.


3) 자동차 시장에 적용되는 나노 유리 코팅 기술 시장 전망
적절한 반사율 유지 및 외부 흠집에 강하도록 만든 강화 유리, 소수성 처리가 된 초발수 자동차 유리는 빗속에서도 가시성을 확보할 수 있게 해줌. 폭스바겐, BMW, 도요타, 스바루사는 자동차 유리의 손쉬운 세정을 위해 산화물 기반의 코팅기술을 나노소재 전문 기업들로부터 도입하고 있으며, 자동차 산업 분야에서의 나노소재시장은 2015년까지 5.5억 불 규모로 성장할 것으로 예측된다.


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