저마찰 구현을 위한 무수소 탄소 코팅 공정 연구
저자
김종국(Jongkuk Kim) ; 김원석(Won-seok Kim) ; 김동식(Dong-Sik, Kim) ; 장영준(Young-Jun Jang)
발행기관
학술지명
권호사항
발행연도
2021
작성언어
Korean
주제어
KDC
550
자료형태
학술저널
발행기관 URL
수록면
54-54(1쪽)
제공처
지구 온난화로 인한 이상 기후 현상이 세계 곳곳에서 나타나고 있다. 이는 인간의 활동을 위한 화석연료의 사용으로 인한 CO2 가스의 방출로 인한 온실효과에 의한 것으로 보고 있으며, 이를 억제하려는 노력이 산업/연구 전반에서 이루어지고 또한 탄소중립, 저탄소 사회 추구 등 다양한 정책이 나오고 있다. 특히 연구 화석 연료가 아닌 새로운 에너지원을 개발하는 데 치중하고 있으며, 자연에서 얻을 수 있는 태양에너지, 풍력, 지열 및 수소를 활용한 에너지 생성에 많은 관심을 가지고 이를 효과적으로 활용하기 위한 노력하고 있다.
하지만, 새로운 에너지의 개발도 필요하지만, 이미 화석연료로 만들어 놓은 에너지를 적재적소(適材適所)에 손실없이 사용하는 것도 탄소중립을 위한 중요한 요소라고 할 수 있다. 이를 위한 마찰을 줄여 에너지를 효과적으로 사용하고, 마모를 줄여 부품의 내구성을 높이는 트라이볼로지적 특성 향상을 더욱더 중요한 분야라고 할 수 있다.
본 연구에서는 소재/부품의 마찰을 줄이고, 내마모성을 향상시키기 표면처리기술, 특히 탄소 중립과 관련하여 탄소로 탄소를 억제할 수 있는(이이제이 : 以夷制夷) 효과적인 표면처리 기법 및 그동안의 연구 내용을 논하고자 한다.
일반적으로 소재의 내구성을 증대 시키기 위하여 표면에 Ti 계 질화물을 형성항 이온플레이팅 공법이 하드 코팅연구에서 많이 활용되어 왔다. 이는 소재 표면의 경도를 기존 bulk 소재에 대비 적게는 2 배 많게는 10 배까지 높여 마모를 줄이면서, 또한 소재와의 마찰에 의한 열에 의한 기능의 손실을 줄이기 위하여 내열성 증대에 많은 연구 개발이 이루어져왔다. 하지만 저마찰의 관점에서는 대부분 마찰계수는 0.35 이상을 보이고 있다.
본 연구에는 이온원, 금속스퍼트플라즈마원, 그리고 고상의 탄소를 프라즈마화하는 자장여과 아크소스등 진공속에서 여러 프라즈마 발생원을 결합하여, 소재의 표면 구조 제어 및 표면에 카본막을 형성하여 높은 경도와 저마찰을 구현하는 장치 및 공정 연구에 대한 것이다. 코팅된 무수소 탄소 코팅막의 경도는 최대 60GPa (WC-Co 초경 13 GPa, 인조 다이아몬드 75 GPa), 베어링강과의 마찰계수 0.15, 막의 두께는 20um이다.
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