마이크로/나노 트라이볼로지

마이크로/나노 트라이볼로지

마이크로/나노 스케일(Micro/nano scale)에서 발생하는 마찰, 마모 윤활 현상은 표면의 몇 개의 원자층의 상호 작용에 의해 크게 영향을 받으므로 거시적 스케일에서 발생하는 트라이볼로지 현상과는 매우 다르게 됩니다. 따라서 나노 스케일에서 발생하는 트라이볼로지 문제는 거시적 트라이볼로지 문제와는 다르게 접근하여야 하며, 이를 다루는 트라이볼로지의 한 분야를 마이크로/나노트라이볼로지(Micro/nanotribology)라 합니다.

최근 MEMS(Microelectromechanical system), NEMS(Nanoelectromechanical system)와 같은 정밀한 광학, 전자, 기계 부품의 가공 및 제작이나 이러한 부품들의 조립 및 구동에 있어서 많은 나노트라이볼로지 문제가 발생하고 있습니다. 이는 미시적 스케일에서 발생하는 물리적 현상은 거시적 스케일에서 발생하는 물리적 현상과는 달리, 체적력보다는 마찰력이나 표면장력 같은 표면력에 많은 영향을 받게 되며 이러한 표면력에 대한 충분한 연구가 아직 정립되지 않기 때문입니다

현재 마이크로/나노트라이볼로지와 관련하여 실험적으로는 AFM(Atomic force microscopy)를 이용한 마찰 실험 및 대용량 저장장치 개발에 관한 연구가 수행되고 있으며, 해석적으로는 분자동역학을 이용한 마찰 시뮬레이션이 주로 수행되고 있는 실정입니다. 본 연구실에서는 분자동역학을 이용한 원자스케일에서의 마찰 및 마모 거동에 관한 연구를 수행 중에 있으며, 구리와 탄소의 마찰 및 마모 거동에 관한 2차원 분자동역학 시뮬레이션을 수행하였습니다.

이러한 Nano-Tribology에 대한 체계적인 연구가 정립되면, 이로 인해 Nano/Micro-machine, 고밀도 기억 용량의 HDD 시스템 및 초정밀 가공 등의 기술이 발전되어, 그 시장 규모 및 파급 효과는 매우 클 것으로 여겨집니다.