KITECH 생산기술 전문지

고체윤활기술은 과거 NASA를 중심으로 개발 된 핵심 첨단 기술의 하나로, 일반적인 작동환경과는 상이한 진공, 극저온, 고온 등의 특수환경에서 윤활류 없이 기계운동을 원활하게하고 신뢰성을 유지하기 위한 필수 기술로서 적용되어 왔다 [1]. 특히, 이황화 몰리브데늄(Molybdenum Disulfide, MoS2)은 Mo 원자와 S 원자 사이에 공유결합을 가지고 있고, 각 층이반데르 발스 힘에 의해 결합되어 있기 때문에 흑연과 유사한 효과적인 고체윤활제로 활용되고 있다. 이를 접착형태의 피막으로 구현하기 위해서 열분무 기술, 침지 방법 등을 이용하지만 두께의 정밀한 제어가 어렵고, 상당한 양의 잔류 공극률을 포함하고 있어 나노 및 마이크로 스케일에서의 고체윤활제로서 활용하는 데에는 한계가 있다 [2]. 본 연구에서는 산업 확장성이 용이한 플라즈마 공정을 활용하여 수 나노미터 두께의 균일한 2차원 MoS2 박막을 구현하였으며, 이를 초정밀 기계류 및 시스템 등의 부품에 적용하기위한 적합성을 파악하기 위하여 트라이볼로지 특성을 분석하였다. 또한, 추가적인 저온열처리 공정을 통해 재료구조적 변화에 따른 마찰거동과의 상관관계를 파악함으로서 2차원 소재기반 고체윤활제의 특성 및 수명 향상이 가능한 합리적인 설계 방법을 모색하였다.