플라즈마 표면개질, 차세대 산업 혁신의 주역으로 떠오르다
플라즈마 표면개질이란 무엇일까요?
우리가 일상에서 사용하는 수많은 제품들은 그 성능과 내구성을 결정하는 핵심 요소로 '표면'의 특성을 가지고 있습니다. 하지만 제품의 초기 설계 및 제조 과정에서 완벽을 기하기는 쉽지 않습니다. 제품 선택에 실패하는 초기 경험은 단지 사용자 개인의 불만에서 끝나는 것이 아니라, 기업에게는 생산 불량률 증가와 재정적 손실로 이어질 수 있는 중요한 과제입니다. 이러한 배경 속에서 플라즈마 표면개질은 다양한 산업 분야에서 주목받고 있는 첨단 기술로 자리매김하고 있습니다. 이 기술은 물질의 표면 특성을 고도로 제어하고 변화시킴으로써 제품의 본질적인 성능과 내구성을 극대화하는 방법입니다. 기존의 한계를 넘어 제품의 가치를 향상시키고, 생산 공정에서의 불량률을 감소시키는 대안으로 주목받고 있습니다.
특히 대기압 아크-프리 저온 플라즈마 기술은 기존의 열 손상 우려 없이 다양한 소재에 적용 가능하다는 점에서 그 잠재력이 평가되고 있습니다.
플라즈마 표면개질의 원리
플라즈마는 고체, 액체, 기체를 넘어선 제4의 물질 상태로, 이온화된 기체를 의미합니다. 이러한 플라즈마를 특정 조건에서 활용하여 물질의 표면을 개질하는 것이 플라즈마 표면개질의 핵심 원리입니다. 이 과정에서 플라즈마는 고에너지 상태로 존재하며, 물질 표면에 직접적으로 화학 반응을 유도하거나 물리적 특성을 변화시킵니다. 예를 들어, 표면의 친수성을 높이거나, 접착력을 강화하며, 마찰 계수를 낮추는 등 다양한 방식으로 표면의 기능을 최적화할 수 있습니다.
JCPlasma는 이 분야에서 독자적인 ‘대기압 아크-프리 저온 플라즈마’ 기술을 전문으로 합니다. 이는 고열이나 절단 없이 순수하게 표면의 화학적, 물리적 성질만을 변화시키는 기술입니다. 자체 개발한 “High Voltage Pulse Generator”는 짧은 기간 동안 고전압을 생성하고 이를 일정한 패턴(펄스)으로 출력하는 기술로, 극도로 정밀한 제어가 가능합니다. 펄스의 전압, 지속 시간, 주파수 등을 미세하게 조정할 수 있어 에너지 손실을 최소화하고 필요한 부분에만 전력을 공급함으로써 고효율을 달성합니다. 또한, 스파크나 아크 발생을 방지하여 특정 작업 환경에서도 안정적인 고전압을 유지하는 특성을 지니고 있습니다.
펄스 폭 조절(Pulse Width Modulation)을 통해 고전압의 지속 시간을 나노초-밀리초 수준에서 제어하여 다양한 응용에 적합한 파형을 생성하며, 고속 스위칭 기술과 고전압 절연 및 보호 기술을 통해 안전성과 장비 수명을 연장합니다. 이러한 정밀 제어는 재료 표면의 표면장력을 극대화하고, 기존 이물 불량에 의한 불량률을 최소화하는 데 결정적인 역할을 합니다. 이 기술은 거의 모든 제품에 적용 가능하며, 금속, 비금속, 세라믹 등 다양한 재료의 접합면 접합력을 극대화하는 신기술로 인식되고 있습니다.
다양한 산업에 적용되는 플라즈마 표면개질
플라즈마 표면개질 기술은 그 적용 범위가 매우 넓습니다. 반도체, 항공, 자동차, 의료기기 등 다양한 분야에서 핵심적인 역할을 하고 있습니다. JCPlasma는 현재 EMS(Electronics Manufacturing Services) 장비 사업과 EV 자동차(배터리 개질) 사업을 주력으로 하고 있습니다. 반도체 및 PCB 제조 분야에서는 플라즈마 기술을 적용하여 정밀도, 효율성 및 생산 공정의 전반적인 품질 개선에 기여하고 있습니다. 플라즈마 코팅은 반도체 등의 홀 및 기판면 소자 결합력을 증대시켜 불량률 감소에 영향을 미칠 수 있습니다.
JCPlasma의 기술은 자동차 산업, 특히 전기차 분야에서의 활용 가능성을 보여주고 있습니다. 배터리 성능 향상, 에너지 밀도 개선, 폐 배터리 처리 지원 등 전기차 산업에 필요한 지속 가능성과 친환경성 확보에 기여하기 위한 방식으로 적용되고 있습니다. 2020년에는 현대기아자동차의 1차 협력사인 P그룹에 플라즈마 표면개질 시스템을 공급하였으며, 현재 가동 중입니다. 또한 갤럭시 Buds와 같은 소형 전자 부품의 도장 고정 부문에서도 확대 적용되고 있습니다.
JCPlasma는 플라즈마 및 로봇 기술을 동시에 확보한 공급자로, 수직다관절 로봇 기술을 기술이전 받아 시스템통합(SI) 능력까지 갖추고 있습니다. 1983년 국내 최초 방전가공기 개발업체로부터 축적된 기술력을 인수한 후, Arc-free Plasma Jet (PlasmaTEXTURE®)를 개발하였고, 이를 통한 기술 차별화를 추진하고 있습니다. 이와 함께 세계 최초로 Full Cone Type 노즐을 갖춘 표면개질기를 개발했고, 2025년에는 노즐 양산을 위한 전용 설비 개발을 예정하고 있어 플라즈마 기술 연구개발을 지속하고 있습니다.
2018년에는 기술보증기금으로부터 경기도 최초, 국내 14호 프런티어 벤처에 선정되며 기술력을 객관적으로 인정받았습니다.
플라즈마 표면개질의 기대 효과는 무엇일까?
플라즈마 표면개질 기술의 적용은 산업 전반에 걸쳐 다음과 같은 실질적인 효과를 가져옵니다.
- 내구성 향상: 표면의 마모 및 부식을 감소시켜 제품의 수명을 연장합니다. 이는 제품의 신뢰성 향상과 A/S 비용 절감에 기여할 수 있습니다. 자동차 부품의 경우, 플라즈마 처리를 통해 표면 경도가 향상되어 마찰로 인한 부품 손상을 줄일 수 있습니다.
- 반응성 증가: 물질 표면에 대한 촉매 효과를 통해 특정 화학 반응을 가속화합니다. 코팅이나 도장 공정에서 접착력을 향상시켜 불량률을 줄이는 데 기여할 수 있습니다.
- 친환경적 접근: 기존의 습식 화학 처리 방법 대비 화학약품 사용을 줄여 환경적 영향을 줄이며, 지속 가능한 공정 개발에 도움이 됩니다.
- 생산 불량률 최소화: 정밀한 표면 개질을 통해 접합력과 표면장력을 최적화함으로써 불량률을 줄일 수 있습니다. 이는 조립 공정의 품질 향상 및 생산 수율 개선으로 이어집니다.
- 품질 및 고객 만족도 향상: 표면 품질이 향상되면 소비자가 체감하는 만족도 또한 증가할 수 있습니다.
“이전 제품에서는 자극감이 심했는데, 이 제품은 의외로 부드럽네요.”
이는 플라즈마 처리로 인한 표면 개질이 제품의 미세한 촉감이나 사용 편의성에까지 긍정적인 효과를 줄 수 있음을 나타냅니다.
플라즈마 표면개질의 미래
앞으로 플라즈마 표면개질 기술은 다양한 분야에서의 응용이 확대될 것으로 보입니다. 특히, 기술의 정밀성과 에너지 효율을 향상시키는 연구가 지속되며, 새로운 소재와의 융합을 통한 혁신적인 제품 개발로 이어질 가능성이 있습니다. JCPlasma는 EMS 및 EV 자동차 사업 외에도 수소 발전 등 청정 에너지 기술, 농업, 의료 및 미용 산업을 포함한 주요 플라즈마 응용 분야의 기술 고도화를 통해 산업 전반의 역할을 넓힐 계획입니다.
플라즈마 표면개질 기술은 이제 시작 단계입니다. 불량률 감소, 제품 내구성 향상, 친환경적 제조 등 산업의 핵심 목표들을 동시에 실현할 수 있는 이 기술의 발전 방향에 기대를 가져봅니다.
송철호
Moblie: 010-7408-3000
TEL: 070-8899-5168
플라즈마 표면개질 기술은 자동차 산업을 비롯한 다양한 제조 공정에서 품질 향상과 효율화에 기여하며 점차 그 영향력을 확대해 나가고 있습니다. 특히, 대기압 아크-프리 저온 플라즈마 기술은 정밀하고 안정적인 처리 방식으로 주목받고 있습니다. 관련 기술에 대한 자세한 문의 주세요.
송철호
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