한국광기술원, 2㎚ 두께 균일한 친환경 고정밀 코팅기술 개발

나노미터 두께로 균일하게 코팅된 입자 표면.

한국광기술원(원장 신용진)은 용매를 사용하지 않는 건식반응을 통해 필러 필러(Filler) 표면에 2나노미터(㎚·1㎚는 10억분의 1m) 이하 두께의 균일한 코팅이 가능한 친환경 고정밀 코팅 기술을 개발했다고 30일 밝혔다.

필러란 반도체, 디스플레이, 이차전지 등의 패키징에 사용되는 접착제, 언더필, 몰딩 물질의 핵심 소재다. 최근에는 제품의 집적화 추세에 따라 패키징 소재의 첨단화가 요구되면서 표면개질 된 고기능성 필러에 대한 수요가 증가하고 있다.

연구팀이 개발한 건식 표면개질 기술은 반응물을 기화시켜 필러 표면에 결합하고, 소량의 반응물로 입자 표면에 수 ㎚ 두께의 균일한 코팅이 가능하다. 투과전자현미경 이미지 분석을 통해 필러 표면에 1.5~2㎚의 균일한 코팅층이 형성된 것을 확인했다고 밝혔다.

사용하는 반응물의 작용기에 따라 필러 표면 물성을 다양화할 수 있어 패키징에 사용되는 바인더의 물성을 고려한 필러 설계가 가능하다는 점도 본 기술의 장점으로 꼽힌다. 이때 필러 표면에 형성된 수 ㎚ 두께의 균일한 코팅층이 필러와 바인더 사이의 마찰을 효과적으로 감소시켜 패키징 공정성을 높일 수 있다. 개질 공정에 유기용매가 전혀 사용되지 않기 때문에 친환경적이고 세척 및 건조에 필요한 비용을 절감하며 대량생산에 용이하여 경제성이 높다.

기존에 주로 사용한 습식 표면개질은 필러 1㎏당 수 리터의 무수 알콜, 톨루엔 등 고가의 유기용매가 사용되고, 반응 후엔 용매 회수와 건조 등에 높은 에너지 비용이 발생한다. 개질 후 필러 표면에 부반응물이 남아 ㎚ 두께의 균일한 코팅층을 형성하기 어렵고, 이러한 표면 결함은 바인더와의 마찰을 증가시켜 결과적으로 패키징 공정성을 떨어뜨린다.

건식반응 기반 고정밀 코팅 기술은 광융합분야, 반도체분야, 에너지분야 등 다양한 분야에서 사용하는 필러에 적용이 가능하므로 기술적, 경제적 가치가 높다. 대표적인 필러인 실리카의 경우 지난해 약 8800억원의 시장규모를 기록했고 이중 고부가 품목용 실리카의 규모는 약 1000억원에 이르는 것으로 추정된다.

신용진 원장은 “이번 기술 개발은 전량 수입에 의존하던 고부가 필러의 해외 의존도를 해소하고 글로벌 시장에 진출하는데 도움을 줄 수 있을 것으로 기대한다”며 “산업통상자원부 소재부품기술개발사업인 '낮은 수분투과율 및 로우 아웃개싱 접착소재' 개발을 통해 이뤄졌으며 국내 특허출원을 마치고 향후 기술이전을 통한 사업화를 추진할 예정”이라고 말했다.

광주=김한식 기자 hskim@etnews.com