세라믹 코팅기술과 실용화

○ 세라믹 코팅기술은 구조재료에 내열, 내마모 등의 기능을 부여한다. 그리고 바이오, 정보 등의 새로운 산업분야에서도 재료보호, 비용절감, 신기능 부여에 활용될 수 있다. 금후 에너지절약, 환경부하 저감 등에 이용될 코팅기술도 개발이 요구되고 있다. 이 문헌은 최근 개발되고 있는 세라믹 코팅기술 개발 현황을 설명하고 있다.  

○ 발전용 가스터빈은 고효율화를 위해 차열코팅(TBC)을 실시하고 있다. 고온 부위에서 열 손실을 방지하여 에너지효율을 향상시킬 수 있는 코팅방법이다. 일반적으로 열 차단 효과를 통하여 20～30%의 에너지효율 상승이 기대되는 것으로 보고되고 있다. 여기에는 NiCoCrAlY 합금본드 코팅과 APS에 의한 Y2O3 부분안정화 ZrO2(6～8YSZ) 오버코팅으로 구성되는 2층 TBC가 표준적으로 사용되고 있다. 2층 TBC의 NiCoCrAlY 합금본드 코팅에는 HVOF도 사용되고 있다. 자동차 엔지용으로는 CrN이나 DLC가 적용되기 시작하였다.   

○ 근래 DLC 코팅은 저마찰, 내마모성, 부착 방지성, 내식성, 생체 적합성 등 다양한 특징을 가지고 있다. 이 코팅은 자동차․산업 기계의 섭동부품, 공구, 금형코팅 등으로 분야로 확대되었다. 현재는 의료용 기구나 환경․에너지 기기 등으로도 확대가 진행되고 있어, 기장 관심이 많은 분야이다.   

○ 세라믹 코팅 개발은 주로 기기장치를 사용하여 막을 형성하는 방향으로 발전하고 있다. 플라스마나 콜드 스프레이가 대표적이다. 그 외에 초고온에 견디는 세라믹 재료인 SiC나 HfC 등을 진공 플라스마 용사코팅을 이용하여 탄소복합재료에 균일한 보호층을 코팅하는 기술 등이 개발되고 있다.   

○ 선진국은 내열/내식/내마모와 열차폐 코팅에 대하여 많은 연구를 국가과제로 수행하였다. 근래 국내에서도 세라믹 코팅 관련 연구는 연구소, 대학을 중심으로 많이 수행하고 있어 고무적이다. 그러나 대부분 용사코팅 등의 기초적인 연구에 머무르고 있어 재료 및 관련 연구인들의 노력이 필요하다고 생각된다.