페삭 벤슨 기자 • 2025년 6월 12일
예루살렘, 2025년 6월 12일 (TPS-IL) — 예루살렘 히브리 대학교의 과학자들이 철을 99.6%의 효율로 녹으로부터 보호하는 혁신적인 코팅을 개발했으며, 이는 전 세계 철 기반 인프라의 유지보수 비용을 크게 절감하고 수명을 연장할 수 있는 획기적인 성과입니다.
대학 나노센터 및 화학 연구소의 엘라드 그로스(Elad Gross) 교수가 이끄는 연구팀은 기존의 부식 방지 방법을 능가하는 이중층 시스템을 개발했습니다. 건설, 운송 및 제조에 필수적인 소재인 철은 녹에 매우 취약하여 구조물을 약화시키고 값비싼 수리를 필요로 합니다. 기존 코팅은 시간이 지남에 따라 성능이 저하되는 경우가 많아 일시적인 보호 기능만 제공합니다.
새로운 코팅은 분자 프라이머와 내구성이 뛰어난 폴리머 상부층을 결합합니다. N-헤테로사이클릭 카벤(NHC) 분자로 만들어진 첫 번째 층은 철 표면과 강력한 화학 결합을 형성하여 견고한 기반 역할을 합니다. 이 결합은 두 번째 폴리머 기반 층이 더 효과적으로 접착되도록 하여 장기간의 염수 노출과 같은 혹독한 조건에서도 손상되지 않는 안정적인 장벽을 만듭니다.
지금까지 대부분의 방청 코팅은 철 표면을 물리적으로 덮는 페인트, 실란트 또는 아연 도금 방식에 의존했지만, 특히 염수나 높은 습도와 같은 혹독한 조건에서는 시간이 지남에 따라 성능이 저하되는 경우가 많았습니다. 이러한 기존 코팅은 벗겨지거나 마모되거나 금속과의 접착력이 약해져 빈번한 유지보수와 재도포가 필요했습니다. 이번 획기적인 기술은 N-헤테로사이클릭 카벤(NHC) 분자에 의해 고정된 화학적으로 결합된 이중층 시스템을 도입하여 훨씬 더 안정적이고 내구성이 뛰어난 장벽을 만듭니다.
이 연구 결과는 동료 검토를 거친 앙게반테 케미(Angewandte Chemie) 저널에 게재되었습니다.
그로스 교수는 “비결은 프라이머의 화학에 있다”고 말했습니다. “분자 수준에서 단단한 결합을 보장함으로써 우리는 부식에 저항할 뿐만 아니라 시간이 지나도 무결성을 유지하는 코팅을 개발했습니다.”
매우 부식성이 강한 염수 환경에서 수행된 실험실 테스트는 코팅의 우수한 성능을 입증했으며, 기존 처리 방법에 비해 녹 형성이 극적으로 감소했습니다. 연구원들은 개선된 접착력과 안정성으로 인해 이 코팅은 습기 노출이 불가피한 해양, 산업 및 실외 환경에 특히 적합하다고 말합니다.
구조적 복원력 외에도 코팅의 수명은 수리 및 교체 빈도를 줄여 철강 부품에 의존하는 산업에 보다 지속 가능하고 비용 효율적인 솔루션을 제공할 수 있습니다.
건설 및 인프라 분야에서는 교량, 파이프라인 및 철근 콘크리트의 수명을 연장할 수 있습니다. 해양 및 해상 부문에서는 선박, 석유 시추 장치 및 수중 장비를 염수 부식으로부터 보호하는 데 사용할 수 있습니다. 또한 운송 분야에서 기차, 트럭 및 기타 차량을 녹으로부터 보호하는 데 잠재력이 있으며, 특히 혹독한 기후에서 유용합니다. 제조 및 중공업은 더 내구성이 뛰어난 기계 및 저장 탱크의 이점을 누릴 수 있으며, 에너지 부문은 풍력 터빈 및 발전소에 적용할 수 있습니다. 국방, 항공 우주 및 소비재 분야에서도 더 오래 지속되는 장비, 차량 및 제품을 볼 수 있습니다.
그로스 교수는 “이 혁신은 금속 보존에 접근하는 방식을 재편할 수 있다”고 말했습니다. “이는 산업에 중요한 인프라를 보호할 수 있는 신뢰할 수 있고 장기적인 방법을 제공합니다.