기술 · 업계 동향 · 기술 동향 · 2026.09.27

대기압 플라즈마 표면처리 — 전처리 약품·폐수 저감 흐름과 산업 적용

대기압 플라즈마는 진공 장비 없이 금속 표면의 유기 오염을 제거하고 친수화하는 건식 전처리 기술이다. 알루미늄 세정·활성화에 관한 학술 결과와 습식 전처리 약품·폐수 저감 관점의 의미를 정리한다.

아노다이징의 전처리는 탈지 → 에칭 → 디스머트 순서의 습식 공정이 기본이다(Bonnell Aluminum). 각 단계는 산·알칼리 약품과 수세수를 소비하며, 그 결과 발생하는 폐수는 물환경보전법상 폐수배출시설 관리 대상이 된다. 대기압 플라즈마는 이 가운데 유기 오염 제거(탈지)와 표면 활성화 단계를 건식으로 대체하거나 보완할 수 있는 기술로 주목받고 있다.

원리

대기압에서 유전체 장벽 방전(DBD), 플라즈마 제트, 마이크로파 방전 등으로 공기·질소·산소 등의 기체를 부분 이온화하면 활성 산소종과 자외선이 생성된다. 이들이 표면의 탄화수소 오염층을 분해·휘발시키고 수산기(OH)를 표면에 도입하여 접촉각을 낮춘다. 진공 챔버가 필요 없어 인라인 설비에 넣기 쉽고, 처리 시간이 초 단위로 짧다.

학술 결과

Bónová 등(Applied Surface Science, 2015)은 확산 동일평면 표면 장벽 방전(DCSBD)으로 평판 알루미늄을 공기·산소 플라즈마 처리하여 접촉각이 급격히 감소하고 표면 탄소 오염이 줄어드는 것을 보고하였다.
같은 그룹의 후속 연구(J. Vac. Sci. Technol. A, 2020)는 2.45 GHz 대기압 마이크로파 플라즈마로 알루미늄 표면을 세정·활성화하였으며, 화학 폐기물을 발생시키지 않는 방법이라는 점을 강조한다.
Cuao Moreu 등(Materials, 2026)은 6061 합금에 대기압 플라즈마 제트를 적용하여 형성된 부동태층이 미처리재보다 높은 내식성을 보였고, 분극 저항이 약 세 자릿수 증가했다고 보고하였다.
Červený 등(Int. J. Adv. Manuf. Technol., 2025)은 접착 접합 전 알루미늄 전처리로 기계적 방법과 화학 탈지 등을 비교하여 표면 청정도·습윤성이 접합 강도에 미치는 영향을 정리하였다.

표면처리 산업에서의 의미

약품 저감: 유기 오염을 플라즈마로 제거하면 알칼리 탈지액의 부하가 줄어 교체 주기와 약품 사용량이 감소한다.
폐수 저감: 탈지·수세 단계의 물 사용량이 줄면 1일 최대 폐수량 산정에 유리하고, 유분이 혼입된 폐수의 처리 부담이 낮아진다.
품질: 수절(water-break) 시험 합격이 전제인 아노다이징 전처리에서, 플라즈마 처리 후 균일한 친수성 표면은 피막 균일성에 유리하다.
한계: 플라즈마는 산화피막 제거나 스머트(smut) 제거를 대신하지 못하므로 에칭·디스머트 단계는 습식으로 남는다. 또한 처리 효과는 시간 경과에 따라 감소(aging)하므로 후속 공정과의 시간 간격 관리가 필요하다.

적용 형태

현재 산업 적용은 접착·도장 전 활성화, 전자부품 세정, 인쇄 전처리 등에서 앞서 있고, 아노다이징·화학전환피막 전처리에는 탈지 보조 또는 선택적 세정 용도로 도입이 검토되는 단계이다. 당사는 플라즈마 전처리 관련 등록특허를 보유하고 있으며, 습식 전처리 약품과 폐수를 줄이는 방향으로 적용 범위를 검토하고 있다.

참고 자료

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