[서울=뉴시스]이예인 인턴 기자 = 박성훈 숭실대학교 기계공학부 교수 연구팀이 얼음은 쉽게 떨어지면서도 코팅 자체는 표면에 강하게 부착되는 차세대 아이스포빅(Icephobic) 코팅 기술을 개발했다.

3일 숭실대에 따르면 이번 연구 성과는 국제학술지 '네이처 커뮤니케이션스'(Nature Communications)에 게재됐다. 박 교수는 교신저자로, 남건우 연구원은 제1저자로 참여했다.

겨울철 얼음과 성에는 일상에서 흔하지만, 항공기나 극지 선박, 풍력발전기 등에서 발생하는 결빙은 장비 작동을 방해하고 안전사고와 에너지 손실로 이어질 수 있다.

이를 막기 위해 쓰는 전기히터와 기계적 제빙 방식은 에너지 소비와 유지관리비가 높아, 작은 외력에도 얼음이 떨어지는 아이스포빅 코팅이 대안으로 주목받고 있다.

그러나 기존 코팅은 접착력·내구성이 부족하거나 두께가 얇아지면 성능이 떨어져 실제 적용에는 한계가 있었다.

연구팀은 분자 간 결합이 끊어졌다 다시 형성되는 동적 결합 특성을 가진 폴리보로실록산(PBS) 소재를 활용해 한계를 해결했다.

실리콘계 고분자에 PBS의 가역적 동적 결합 구조를 도입해, 외력이 가해지면 분자 결합이 유연하게 재배열돼 내부에 걸리는 힘(응력)을 줄이도록 설계했다.

실험 결과 이 코팅은 일반 금속 표면 대비 얼음 부착력을 약 98.6% 낮췄다. 얼음을 떼어내는 데 필요한 힘이 약 70분의 1 수준으로 줄어, 중력·바람·진동 같은 작은 외력만으로도 얼음이 떨어질 수 있다는 의미다.

코팅의 접착 강도는 일반 실리콘계 코팅보다 약 9배 높았고, 초박막에서도 제빙 성능을 유지해 두께에 따른 성능 저하 문제를 해결했다. 반복적인 결빙·제빙과 마찰·마모, 접착테이프 박리 시험에서도 성능을 유지해 내구성을 입증했다.

이 기술은 스프레이나 딥 코팅 같은 단순 공정으로 만들 수 있어 복잡한 형상이나 대면적 설비에도 적용할 수 있다.

극한 환경 설비와 냉동 가전은 물론 CCTV, 자율주행차 센서 등 정밀 장치에도 활용할 수 있고, 제빙 장치 의존도를 낮춰 에너지 소비와 유지관리 비용도 줄일 수 있다.

박 교수는 "이번 연구 성과를 활용해 극지 선박과 항공기, 풍력발전기부터 냉동설비와 열교환기까지 적용 분야를 넓히고, 산업 현장 실증과 기술 고도화를 통해 실용적인 제빙 기술로 발전시킬 계획"이라고 말했다.


◎공감언론 뉴시스 yein020528