네온사인, 오로라, 번개, PDP TV의 공통점은 무엇일까. 바로 플라즈마다.
플라즈마는 초고온에서 원자가 음전하를 가진 전자와 양전하를 띤 이온으로 분리된 기체 상태를 말한다. 기체 상태 원자가 높은 에너지를 기반으로 한 단계 더 나아가 전자와 이온으로 분리되기 때문에 `제4의 물질 상태`라 부른다.
실생활 속 인공 플라즈마는 직류, 초고주파, 전자빔 등 전기적 방법으로 발생시켜 자기장 등으로 그 상태를 유지하게 만든다.
김도근 재료연구소 플라즈마코팅연구실 책임연구원은 국내 대표적인 이온빔·플라즈마 표면처리 전문 연구자다. 플라즈마를 구성하는 이온과 전자 중에서 이온을 선택적으로 가속해 뽑아내는 이온빔과 이를 이용한 플라즈마 코팅 기술로 두각을 나타내고 있다.
플라즈마 코팅은 금속, 폴리머, 세라믹 등 각종 물질의 표면에 특성이나 형상을 부여할 수 있는 첨단 공정기술이다. 철강 제품부터 스마트폰과 센서, 식품과 의료장비까지 다양한 분야에 활용된다.
김 책임연구원은 광폭 선형 이온빔 소스 및 공정, 미세금속 배선 함몰형 투명기판 제작, 고품위 투명 전도성 박막 증착 등 플라즈마 이온빔을 활용한 각종 기술을 개발했다.
광폭 선형 이온빔 공정은 올해 재료연구소가 개발 보유한 세계 1등 기술로 선정됐다.
현재 김 책임연구원은 이 기술을 강판 표면처리 공정에 적용하기 위해 포스코와 공동연구를 진행하고 있다.
최근에는 롤투롤 표면처리 공정용 선형 플라즈마·전자 소스 및 공정 기술을 개발했고, 이를 토대로 저에너지 플라즈마 공정 활용 그래핀 산화물 환원 기술, 고품위 플렉시블 투명 전도성 기판 개발에 전력을 기울이고 있다.
김도근 책임연구원은 “플라즈마 이온빔은 식품용 포장재와 광학필름, IT기기, 강판 등 실생활에 사용되는 다양한 소재의 기능을 한층 높일 수 있는 유용한 원천기술”이라고 말했다.
창원=임동식기자 dslim@etnews.com
