솔젤이란 무엇인가

프리메라의 코팅과 프라이머, 그리고 그 독특한 성능의 바탕이 되는 기술을 솔젤(sol-gel)이라고 합니다.

솔젤 기반 코팅은 사실 재료공학에서 비교적 오래된 기술입니다. 프리메라가 이 기술을 어떻게 혁신하고 발전시켰는지 설명하기에 앞서, 먼저 근본적인 질문부터 답하겠습니다. 솔젤이란 무엇인가?

1. '솔'이란 무엇인가

먼저 솔(sol)이 무엇인지부터 봅니다. 솔은 어떤 원소나 분자로 이루어진 극도로 작은 고체 입자, 일반적으로 나노 크기의 입자를 말합니다.

솔젤을 설명할 때는 대부분의 사람에게 익숙한 예인 에어로졸(aero-sol)부터 시작하는 것이 좋습니다. 스프레이 캔을 떠올리기 쉽지만, 우리 주변의 대표적인 에어로졸은 사실 연기입니다.

연기는 기체처럼 행동하지만 실제로는 전부 고체 입자로 이루어져 있습니다. 그 극미세 입자의 정체는 탄소입니다. 에어로졸의 '에어로(aero)'는 공기를 뜻합니다. 연기 같은 에어로졸이 이렇게 분류되는 이유는, 솔 — 즉 극미세 고체 입자 — 이 공기 중에 촘촘히 존재하면서 기체처럼 거동하기 때문입니다.

실내에서 모닥불을 피우면 결국 천장에 검고 분말 같은 탄소층이 쌓입니다. 연기는 기체처럼 보이고 기체처럼 움직이지만, 천장에 닿는 순간 그 미세한 탄소 입자들이 모두 천장에 내려앉아 그대로 남기 때문입니다.

2. 솔젤 = 액체처럼 거동하는 솔

에어로졸이 다량의 솔이 공기 중에서 기체처럼 거동하는 것이라면, 솔젤은 다량의 극미세 고체 입자가 액체처럼 거동하는 것입니다.

연기의 솔이 탄소였다면, 프리메라 솔젤의 솔은 이산화규소(실리카), 즉 석영입니다. 다시 말해 프리메라의 솔젤 기반 코팅은 본질적으로 액상 석영(liquid quartz)입니다.

3. 프리메라의 혁신 — 상온 경화

솔젤이 처음 상용화에 성공한 것은 1960년대였습니다. 첫 큰 성공은 자동차 분야였습니다. 금속 범퍼, 거울을 비롯한 유리·금속 부품에 내스크래치성을 높이기 위해 솔젤을 코팅했고, 대개 프리메라 솔젤과 유사한 이산화규소 솔젤이었습니다.

초기 솔젤의 문제는 고체 코팅층으로 결정화되기 위해 필요한 환경 조건이었습니다. 초기 솔젤은 가교, 즉 서로 결합해 고체 코팅으로 결정화되기까지 260°C(500°F) 이상, 경우에 따라 260~316°C로 최대 한 시간 동안 가열해야 했습니다. 도자기를 가마에서 구워 굳히는 것과 비슷합니다.

프리메라의 솔젤 혁신은 2012년에 이루어졌습니다. 프리메라의 솔젤 기반 코팅은 일반적인 상온 조건, 즉 7~41°C(45~105°F) 범위에서 경화하고 결정화합니다.

이 혁신으로 솔젤 기술은 신축 건물부터 주방 상판까지 일상적인 환경 어디에서나 쓸 수 있게 되었습니다. 다만 상온 경화는 프리메라 코팅과 프라이머를 특별하게 만드는 요소의 절반일 뿐입니다.

4. 나머지 절반 — 실란

상온 조건에서 석영 고체 막이 보호층으로 결정화되는 것은 분명 중요한 진전입니다. 그러나 그 결정층이 표면에 어떻게 붙어 있는가가 프리메라 솔젤 성능의 또 다른 열쇠입니다.

프리메라 솔젤 기반 제품은 표면 부착에 실란(silane)을 사용합니다. 실란이 특별한 이유는 무기물과 유기물 양쪽 모두에 뛰어난 부착력을 갖기 때문입니다.

• 무기물 — 콘크리트, 타일, 유리, 금속 (탄소를 포함하지 않는 재료)
• 유기물 — 도료와 플라스틱. 에폭시, 아크릴, 우레탄, 폴리아스파틱, 폴리우레아 등 탄소를 기반으로 하는 재료

실란이 양쪽 모두에 잘 붙는 이유는, 두 재료 모두와 화학적으로 반응해 그 일부가 될 수 있기 때문입니다. 즉 실란은 기계적 결합이 아니라 화학적 결합을 형성합니다.

5. 기계적 결합 vs 화학적 결합

무기물끼리는 액체 상태라면 강하게 결합할 수 있는데, 이는 보통 매우 높은 온도를 필요로 합니다. 용접을 떠올리면 됩니다.

유기물끼리, 예를 들어 에폭시와 폴리우레탄은 올바르게 도포하고 가교가 진행되는 동안이라면 강하게 결합할 수 있습니다. 에폭시를 일정 시간 안에 탑코트해야 하는 이유가 여기에 있습니다.

문제는 무기물(콘크리트)과 유기물(에폭시)은 서로 붙지 않는다는 점입니다. 표면에 아주 강한 표면처리가 되어 있지 않은 한 부착되지 않습니다. 에폭시를 붙이려고 콘크리트를 그라인딩하거나 쇼트블라스트하는 이유가 바로 이것입니다.

연마로 표면처리를 하고 그 위에 에폭시를 도포하면, 표면처리로 생긴 요철을 메우며 경화해 마치 두 개의 톱니바퀴가 맞물리듯 표면에 물리적으로 고정됩니다. 이것을 기계적 결합이라고 합니다. 표면처리가 없으면 에폭시와 콘크리트는 결코 붙지 않습니다.

실란은 무엇이 다른가

실란은 콘크리트 같은 무기물과 기존 에폭시·우레탄·아크릴 같은 유기물 양쪽 모두와 반응해 그 일부가 될 수 있습니다.

실란은 무기물과 유기물이 공통으로 가지고 있는 수산기(OH기)와 반응해 해당 재료의 분자 구성 일부가 됩니다. 실란은 재료와 화학적으로 반응하므로 부착을 위한 표면처리가 필요하지 않습니다.

실란은 그라인딩한 콘크리트든 폴리싱한 콘크리트든 동일하게 강하게 부착됩니다. 표면처리는 중요하지 않고, 표면의 재질만이 중요합니다.

6. 결합 — 솔젤과 실란

프리메라는 솔젤 기술의 진보와 실란의 힘을 결합합니다. 프리메라 제품은 표면에 석영 결정 보호층을 형성합니다. 이 층은 내마모성·내약품성·내자외선성이 뛰어나 실내와 실외 모두에서 사용할 수 있습니다.

사용된 실란 덕분에, 콘크리트·금속·유리·타일뿐 아니라 에폭시·우레탄·폴리우레아·아크릴 등 각종 도료와 코팅에 강하게 부착하는 데 표면처리가 전혀 필요하지 않습니다.

프리메라 클리어 코트

모두 1액형 스프레이 도포 제품이며, 셀프레벨링되어 백롤링이 필요하지 않습니다. 폴리싱 콘크리트와 미폴리싱 콘크리트, 타일, 유리, 금속은 물론 에폭시·폴리우레탄·아크릴 등 각종 코팅 위에 탑코트로 도포할 수 있습니다.

프리메라 프라이머

콘크리트를 그라인딩하지 않고도 에폭시를 비롯한 각종 코팅을 콘크리트에 접착시킬 수 있습니다. 타일에도 표면처리 없이 코팅을 접착시킬 수 있으며, 유약 처리된 세라믹 타일도 마찬가지입니다.

실란이 해당 재료와 반응할 수 있다면, 코팅을 붙이기 위해 그 재료를 갈아내거나 표면처리를 할 필요가 더 이상 없습니다. 이것이 프리메라 솔젤 기술의 힘입니다.