1. 수행배경

• 본 연구의 목표는 열적, 기계적 내구성이 뛰어난 소수성 코팅을 개발하여 고온에서 사용되는 주방 기기 및 요리 도구에 사용하려고 한다. 이를 위해 희토류 금속 산화물 (rare earth metal oxide: REO)의 일종인 CeO2를 sol-gel method를 통해 합성하고 그 물질을 사용하여 원하는 주방 기기 및 요리 도구에 코팅하는 전체 공정을 개발하려고 한다. ​
• 기존의 주방용 소수성 코팅은 테프론 코팅제에 국한되어 있었다. 테프론은 C-F 간의 결합에 의해 우수한 내약품성과 내열성을 가지는 고분자 물질로, 상온에서는 모든 화학약품에 안정하지만 최고 온도가 260˚C으로 그리 높지 않고, 실제 250˚C 이상에서는 소수성을 유지가 어려우며, 내마모성이 약한 단점이 있다. 실제 식기산업에서 요구되는 오븐, 압력밥솥, 불판 등과 같은 더 고온 고압 환경에서는 수지코팅을 통한 소수성 코팅에 한계가 있으며, 최근 테프론 코팅제에 안전성에 대한 의문이 제기되고 있다. 코팅이 벗겨짐에 따라 과불화화합물이 생성되는데 이 물질은 암을 유발하며 내분비계를 교란하여 미국은 비롯한 다른 나라에서는 주목받고 있는 환경오염물로 완전히 안정성을 보장할 수 없다.
• 이에 따라 상대적으로 인체에 무해한 세라믹 물질인 CeO2 사용하여 소수성을 가진 주방용품을 생산하면, 테프론보다 높은 내열성, 내마모성으로 인해 제품에 수명을 늘릴 수 있을 뿐만 아니라, 안전성을 확보할 수 있다.​​

2. 수행기간

• 제작 일정

          06월 초~06월 말 →CeO2 sol, sol-gel method 특성 문헌 조사​

          07월 초~07월 말 →​CeO2 sol-gel method의 기본 실험 조건 확립​

          08월 초~11월 초 →고정 개발 및 소수성 코팅 표면 틍성 연구

                                    CeO2 sol-gel method 기본 공정 최적화​

          11월 초~11월 말 →​여러 분석 장비를 통한 기본 물성 분석

                                    ​소수성 코팅의 물리·화학적 Test 진행​

3. 개발작품 설명

• CeO2 sol-gel 공정 조건(교반 시간, 가열 온도, 가열 시간, 용액 몰수 등등)을 확립하여, CeO2 coating에 필요한 solution을 제작하였다.
• CeO2 solution을 이용하여 spin coating, spray coating 등 다양한 코팅 방식을 이용하여 코팅을 하였으며, 코팅 방법에 따른 contact angle 측정하였고, 코팅 두께에 따른 소수성을 확인하였다.

4. 활용방안

• 소수성 세라믹 코팅을 이용하여 눋지 않는 프라이팬 제작: 기존 테프론 코팅 기반의 눋지 않는 프라이팬은 사용이 반복됨에 따라 긁힘이나 열화로 인한 기능성 저하 문제가 있다. 그러나 본 제안 기술은 소수성으로 기능화된 세라믹 파우더를 직접 코팅하기 때문에 내마모성과 열적 안정성 측면에서 기존 제품과의 경쟁력을 확보할 수 있다. ​
• 테프론 코팅의 주방용품을 사용 시 생성되는 과 불화 화합물로 인한 인체 해로운 영향을 인체에 무해한 CeO2 사용하여 안전하면서 기능성의 주방용품 생산 가능하다.
• ​값이 싼 CeO2 사용하여, 비교적 실험 방법이 간단한 sol-gel method과 법랑 코팅을 통해 우리 산업에 소수성이 필요한 분야에 경쟁력 있게 적용이 가능하며, 폴리머를 이용한 소수성 코팅보다 내마모성, 내열성에 강할 것으로 예상되기 때문에 더 폭넓은 분야에 적용이 가능하다.