부식과 산화는 모든 산업설비와 기간 시설에서 발생하며 경제적 손실뿐만 아니라 대형사고 및 인명피해로 이어집니다. 특히 산업 발달에 의한 사용환경의 다양화, 인류의 영향력이 미치는 구역의 확대로 인하여 극한 환경에서의 사용이 점차 늘어나면서 산화ᆞ부식환경은 더 가혹해지고 있습니다. 산화방지 연구는 이미 많이 진행되어 왔지만 비용대비 기술의 난이도 등을 고려할 때 여전히 이들 금속산화의 원천적 방지는 해결되지 않고 있으며 학계 연구는 첨단물질에 쏠려 있어 구리, 철, 니켈 등의 산화 문제는 고전적 연구로 치부되고 어느 분야에서도 다루지 않는 매우 특이한 상황에 놓여 있습니다.

본 연구실에서는 최근 산화의 근본적인 원인을 규명하고 상온에서 영구적 산화 차단 뿐 아니라 산화의 능동적 제어, 즉 산화를 벡터화하여 일정 두께를 균일하게 산화시키는 기술을 확보하였습니다. 그러나 산화성 금속을 실질적으로 활용하기 위해서는 고온에서의 산화를 원천 차단하여야 합니다.

본 연구에서는 고온에서 금속의 산화를 방지하는 연구를 수행하고자 합니다. 방법론적으로 산화는 산소 스스로 진입로를 차단함으로써(oxygen self-passivation) 가장 잘 차단될 수 있다는 점에 착안하고 이 차단 산소를 잡아 움직이지 못하게 고정할 원소(anchoring elements)를 찾아내어 매우 얇은 산화 차단층을 금속 표면에 형성시켜 산화를 차단하고자 합니다. 이론적 모델 계산을 바탕으로 고정원소를 찾아내어 산화성 금속(M=Cu, Fe, Ni 등)을 대상으로 표면처리 기술을 적용하고자 합니다. 이 연구 실현을 위한 핵심 기술로서 본 연구진의 독자기술인 원자스퍼터링에피탁시(ASE)법을 활용하여 산화성 금속 표면에 고정원소를 원자수준의 균질성을 갖고 배분(atomically homogeneous distribution: AHD)하는 기술을 확립하고자 합니다.

본 연구는 기존 산화 방지 코팅과 달리 산소와 고정원소의 결합을 한 두 층의 표면 원자에 국한시켜 금속고유물성을 유지시키는 것을 목표로 합니다. 본 고온 산화 방지 기술의 적용을 통해 금속의 화학적 안정성을 높여 산화를 획기적으로 늦출 수 있을 것으로 기대하며 본 기술의 적용한 구리로 각종 회로의 금을 대체하여 경비 절감과 더불어 전력 소모 차이에 따른 천문학적 경제적 이득(25% 이상 전력소모 감소)은 물론 기기 경량화, 수명 증대를 가져올 수 있을 것으로 기대합니다.