'얼음, 바람만 불어도 떨어진다'… 숭실대, 비행기·선박 결빙 막는 초박막 코팅 개발
박성훈 교수팀, 얼음 부착력 98.6% 낮춘 차세대 제빙 코팅 기술 '네이처 커뮤니케이션즈' 게재
머리카락보다 얇아도 내구성 유지… 항공·극지선박·냉동가전 에너지 절감 기대
[파이낸셜뉴스] 숭실대학교 기계공학부 박성훈 교수팀이 얼음은 쉽게 떨어지면서도 물체 표면에는 강력하게 부착되는 차세대 제빙 코팅 기술을 개발했다고 3일 밝혔다. 이 코팅은 일반 금속 표면 대비 얼음 부착력을 약 98.6% 낮춰 기존의 70분의 1 수준 힘만으로도 얼음을 떼어낼 수 있으며, 머리카락보다 수십 배 얇은 두께에서도 우수한 성능을 유지한다.
겨울철 항공기나 풍력발전기, 자율주행차 센서 등에 얼음이 맺히면 장비 고장과 안전사고로 직결된다. 지금까지는 전기히터를 틀어 얼음을 녹이거나 기계로 긁어내는 방식을 주로 썼지만, 전력 소비와 유지비용이 크다는 단점이 있었다. 얼음이 잘 붙지 않게 하는 기존 코팅 기술 역시 두께가 얇아지면 성능이 떨어지거나 쉽게 껍질이 벗겨지는 한계가 존재했다.
연구팀은 분자 결합이 끊어졌다가 다시 이어지는 특수 실리콘 소재(폴리보로실록산)를 적용해 이 문제를 해결했다. 외력이 가해지면 분자 구조가 유연하게 움직이며 힘을 분산하도록 설계해, 얼음은 바람이나 가벼운 진동만으로도 잘 떨어지면서 코팅 자체는 바탕재에 단단히 붙어있도록 만든 것이다.
실험 결과 새 코팅의 접착 강도는 기존 실리콘 코팅보다 약 9배 높았으며, 반복적인 마찰이나 테이프 박리 시험에서도 안정적인 내구성을 입증했다. 아울러 스프레이를 뿌리거나 액체에 담그는 단순 공정으로 제작할 수 있어 대형 산업 설비나 복잡한 구조물에도 즉시 적용이 가능하다.
박성훈 교수는 "제빙 성능과 내구성을 동시에 확보하고 두께에 따른 성능 저하 한계를 극복했다"며, "극지 선박과 항공기부터 가전제품, 산업용 열교환기까지 적용 분야를 넓혀 실용적인 기술로 발전시킬 것"이라고 말했다.
이번 연구는 남건우 연구원이 제1저자로 참여했으며, 국제 학술지 '네이처 커뮤니케이션즈(Nature Communications)'에 게재됐다.
[email protected] 김만기 기자
