이 글의 결론
- 무게 — 10 µm Parylene C는 1 m²당 12.9 g, 100 × 100 mm 보드 양면 기준 0.26 g을 더합니다.
- 성능 — 같은 수분 차단을 폴리이미드로 얻으려면 약 19배 두꺼워야 합니다.
- 한계 — 코팅만으로는 IP 등급이 나오지 않습니다. 침수 시험은 완제품 단위로 받아야 합니다.
- 다음 단계 — 기체 도면과 마스킹 제외 영역을 공유해 사양 검토를 요청하십시오.
드론 기판에 Parylene 코팅을 올리면 비행시간이 얼마나 늘어날까요. 결론부터 말씀드리면, 기판 보드 단 한 장에서 아낀 무게로 늘어나는 비행시간은 '초 단위'에 불과합니다. 따라서 무게 절감은 부수적인 효과일 뿐, 드론에서 Parylene(파릴렌) 코팅을 선택하는 진짜 이유는 무거운 방수 케이스 없이 기판 표면을 직접 방수 상태로 보호할 수 있기 때문입니다.
본 글에서는 드론·UAV 방수 코팅의 정의와 필요성부터 무게 및 차단 성능 계산, 비행시간 영향, IP 등급의 오해와 진실, 그리고 적용 전 필수 체크리스트까지 순서대로 정돈해 드리겠습니다.
드론·UAV 방수 코팅이란 무엇인가?
드론·UAV 방수 코팅은 기판과 전자 부품 표면에 마이크로미터(µm) 단위의 초박막 절연층을 입혀 수분과 오염물질로부터 기기를 보호하는 기술입니다.
기존의 액상 도포나 딥코팅(Dip Coating) 방식과 달리, Parylene은 진공 챔버 내부에서 기체 분자가 표면에 직접 증착되는 화학 기상 증착(CVD) 방식을 사용합니다. 덕분에 표면장력의 영향을 받지 않아 미세한 부품 사이 틈새는 물론, 칩 리드(Lead) 하단부까지 동일한 두께로 균일하게 커버됩니다. 즉, 별도의 밀폐 케이스로 기판을 감싸는 대신 표면 자체를 방수층으로 변환시키는 방식입니다.
액상 도포·딥코팅처럼 다른 방식과의 차이는 컨포멀 코팅 방식 비교에 정리되어 있습니다.
드론 기판에 왜 초박막 표면 코팅이 필요한가?
드론에서 방수 보호가 필요한 부품들(FC·ESC 적층 기판, 커넥터, 암(Arm) 내부 배선 등)은 대부분 외부에 그대로 노출되어 있습니다. 이 부품들은 비행 중 결로, 안개, 비말, 염무(소금기 있는 안개)에 직접적으로 노출되지만, 그렇다고 무턱대고 케이스를 씌울 수도 없습니다. 드론은 무게 여유(페이로드)가 극히 제한된 기체이기 때문입니다.
기판을 수분으로부터 보호하는 방법은 크게 두 가지입니다.
- 밀폐 케이스로 감싸기 — 무거운 하우징 외에도 개스킷, 체결 나사, 커넥터 관통 부품이 추가로 필요해 무게가 급격히 늘어납니다. 또한 기판 내부의 발열이 갇히는 문제도 발생합니다.
- 표면을 직접 코팅하기 — µm 단위의 초박막이 기판 표면을 방수층으로 만듭니다. 부피와 무게를 거의 차지하지 않아 기존의 방열 경로와 정밀한 조립 공차를 그대로 유지할 수 있습니다.
그렇다면 이 초박막 코팅은 실제로 얼마나 가벼우며, 정말 수분을 막아줄 수 있을까요?
10 µm Parylene C의 실제 부가 무게는 얼마인가?
10 µm 두께의 Parylene C가 더하는 무게는 1 m²당 12.9 g에 불과합니다. 일반적인 100 × 100 mm 크기의 보드를 양면 코팅하더라도 단 0.26 g만 증가합니다. 배터리 커넥터 하나보다도 가벼운 수준입니다. 무게는 밀도와 두께로 계산하며, Parylene C 밀도는 1.289 g/cm³입니다(Kim & Meng, 2016).
| 두께 | 면적당 부가 무게 | 100 × 100 mm 양면 코팅 기준 |
|---|---|---|
| 5 µm | 6.4 g/m² | 0.13 g |
| 10 µm | 12.9 g/m² | 0.26 g |
| 25 µm | 32.2 g/m² | 0.64 g |
표 1. Parylene C 두께별 부가 무게 (밀도 출처: Kim & Meng, Polym. Adv. Technol. 27(5), 2016 — 두께에서 환산. Parylene C 밀도 = 1.289 g/cm³)
눈에 보이지 않는 얇은 막이 실제로 수분을 막을 수 있는가?
막아냅니다. 38 °C·90 % RH 조건에서 Parylene C의 수증기 투과율(WVTR)은 두께로 정규화했을 때 0.07 (g·mm)/(m²·day)로, 폴리이미드(PI) 필름(1.35) 대비 약 19배 우수한 차단 성능을 보입니다(Buchwalder et al., 2022).
즉, 10 µm 두께의 Parylene C가 제공하는 수분 차단 성능을 폴리이미드로 구현하려면 무려 190 µm 두께가 필요하다는 뜻입니다. WVTR 단위 (g·mm)/(m²·day)는 두께 1 mm로 정규화한 값이라, 두께가 서로 다른 재료끼리도 1:1로 비교할 수 있습니다.
| 측정 대상 | 시험 조건 | WVTR [(g·mm)/(m²·day)] |
|---|---|---|
| Parylene C | 38 °C · 90 % RH (ISO 15106-03) | 0.07 |
| Parylene C | 20–21 °C · 30–35 % RH | 0.013 – 0.055 |
| 폴리이미드(PI) 필름 | 38 °C · 90 % RH | 1.35 |
표 2. 독립 측정 자료 기준 수증기 투과율 (Parylene C: Buchwalder et al. 2022, Ortigoza-Diaz et al. 2018 · PI: McKeen 2010 — 25 µm 원값을 두께로 정규화)
동일한 25 µm 두께 조건에서 비교하면 투과량은 Parylene C 2.8 g/(m²·day), 폴리이미드 필름 54 g/(m²·day)입니다(Buchwalder et al., 2022). 코팅·필름용 고분자의 밀도는 대부분 1.0–1.45 g/cm³ 범위에 모여 있으므로, 두께 차이는 곧 무게 차이로 직결됩니다.
데이터를 해석할 때 주의할 점
- 시험 조건 확인 — WVTR 수치는 온·습도 조건에 따라 차이가 큽니다. 동일한 Parylene C라도 온·습도가 낮으면(20–21 °C · 30–35 % RH) 투과율이 0.013–0.055 수준까지 낮아집니다(Ortigoza-Diaz et al., 2018). 측정 조건이 밝혀지지 않은 수치는 비교 근거가 되지 못합니다.
- 검증된 데이터의 중요성 — 에폭시나 아크릴 같은 일반 액상 컨포멀 코팅 수치는 제조사의 자체 데이터시트인 경우가 많고 시험 조건이 누락된 사례가 많습니다. 본 글은 독립 학술 연구로 검증된 데이터만을 기반으로 작성되었습니다. 액상 코팅과 비교하실 때는 ASTM F1249 또는 ISO 15106 시험 조건이 명시된 자료를 요구하십시오. 평판 시편 시험을 통과한 액상 코팅이 실제 부품에서 갈리는 이유는 액상 코팅과의 총비용 비교에 따로 정리해 두었습니다.
- 막의 연속성 — 위의 계산은 투과율이 두께에 정확히 반비례한다는 전제하에 성립합니다. 핀홀(미세 구멍)이 발생하면 두께를 아무리 늘려도 수분 차단력이 무너지므로, 두께보다 막의 연속성이 훨씬 중요합니다(PCB 방습 코팅).
무게를 아끼면 비행시간은 얼마나 늘어나는가?
보드 한 장 수준의 무게 절감으로 늘어나는 비행시간은 약 10초 내외입니다. 멀티로터 기체가 제자리비행(Hovering)을 할 때 소모되는 기계 출력은 기체 질량의 1.5제곱에 비례합니다(Bauersfeld & Scaramuzza, 2021). 따라서 미세한 무게 변화 구간에서 비행시간 증가율은 질량 감소율의 약 1.5배가 됩니다.
계산의 근거가 되는 무게 차이는 보드 1장(0.02 m²) 기준으로 다음과 같습니다.
- 10 µm Parylene C — 0.26 g
- 동일 차단 성능의 폴리이미드(190 µm) — 약 4.9 g
- 무게 차이 — 약 4.6 g
총중량 1 kg급 드론에서 4.6 g을 아끼면 질량은 0.46% 줄어들고, 비행시간은 약 0.7% 늘어납니다. 25분 비행을 기준으로 계산하면 약 10초가 증가하는 셈입니다. 보드 한 장 수준에서는 체감하기 어려운 수치입니다. 다만 코팅할 면적이 넓어지거나 페이로드 여유가 극히 좁은 소형 기체일수록 차이는 의미 있게 커집니다.
그러나 진짜 핵심은 '방수 케이스를 없앨 수 있다'는 점에 있습니다. 무거운 방수 케이스와 개스킷, 체결 부품을 통째로 덜어내고 그 역할을 몇 마이크로미터의 Parylene 막으로 대체하면, 절감되는 무게는 단순 그램(g) 단위가 아니라 수십–수백 그램 단위로 대폭 늘어나게 됩니다.
케이스를 걷어내고 그 역할을 막 하나로 옮기는 구조는 전기차 전장 부품에서도 같습니다. 다만 그쪽에서 먼저 걸리는 제약은 무게가 아니라 연면거리입니다.
코팅만 진행하면 자동으로 IP 방수 등급이 나오는가?
그렇지 않습니다. IP 등급(IEC 60529 규격)은 전자 부품 자체가 아닌 제품의 '외함(하우징)'에 부여되는 등급입니다(IEC 60529 Ed. 2.2:2013).
기판에 Parylene 코팅을 입혔다고 해서 완제품 드론이 자동으로 IPX7 같은 등급을 획득하는 것은 아니며, IP 침수 시험은 반드시 완제품 상태로 별도 평가를 받아야 합니다.
Parylene 코팅은 IP 등급 획득용 도구가 아니라, 결로·안개·염무 등 실제 비행 환경의 악조건으로부터 기판을 실질적으로 보호하는 방호막입니다. 규격상 IP 등급이 반드시 필요하다면 하우징 설계와 코팅 사양을 별개의 과제로 분리하여 진행해야 합니다.
Parylene 코팅 적용 전 무엇을 확인해야 하는가?
Parylene 코팅을 진행하기 전에는 마스킹 영역, 리워크(재작업) 여부, 목표 두께 세 가지를 반드시 확정해야 합니다. 세 항목은 각각 기능·일정·단가에 직접 영향을 주며, 사양 확정 이후에 바꾸면 비용이 급격히 커집니다.
- 마스킹 제외 영역 지정 — 커넥터 접점, 안테나 급전부, 기압 센서 개구부, 방열 접촉면 등은 코팅이 입혀지면 안 되는 필수 마스킹 부위입니다. 특히 기압계 포트가 막히면 고도 데이터에 오작동이 발생하며, 가동 부위가 있는 센서는 막의 무게로 인해 측정 특성이 변할 수 있으므로 도면 단계에서 정확히 지정해야 합니다(MEMS·센서 코팅). 마스킹 지점 수가 단가에 미치는 영향은 코팅 비용 구조에 정리해 두었습니다.
- 리워크(Rework) 대책 — Parylene은 화학 용매에 녹지 않는 강력한 화학 내성을 가집니다. 따라서 코팅 후 부품 교체나 수리가 필요할 경우, 해당 부위만 국부적으로 긁어내거나 제거한 뒤 재코팅을 진행해야 합니다(단점 솔직 리뷰).
- 목표 두께 설정 — 무조건 두꺼운 코팅이 좋은 것은 아닙니다. 핀홀 없이 연속적인 막을 형성하는 최적의 최소 두께를 설정하는 것이 기술적·경제적으로 유리합니다(두께 선정 기준).
(주)와인의 운영 기준은 다음과 같습니다. 2026년 8월 기준 자사 공정 범위이며, 규격이 정한 값이 아닙니다.
| 항목 | 운영 기준 | 적용 한계 및 주의사항 |
|---|---|---|
| 두께 편차 | 전체 표면 ±10% 이내 관리 | 형상이 복잡한 적층 기판은 지그 설계에 따라 미세 편차 발생 가능 |
| 마스킹 경계 | 약 100 µm 수준의 정밀도 관리 | 커넥터 접점 및 센서 개구부는 도면에 제외 영역 명시 필수 |
| 챔버 용량 | 60L · 300L · 1100L 3종 운영 | 단품 시제품부터 대량 양산까지 대응 가능 (기체·기판 크기가 제약 조건) |
| 폴리머 선택 | 부품 특성에 맞춰 Parylene C·N 운영 | 목표 물성은 사양 확정 단계에서 시험 조건과 함께 최종 결정 |
표 3. (주)와인 Parylene 코팅 운영 기준과 적용 한계 (출처: (주)와인 자사 운영 기준, 2026-08)
핵심 요약
- 10 µm Parylene C는 1 m²당 12.9 g, 일반 FC·ESC 보드 한 장 양면 기준 0.26 g의 무게만 추가됩니다.
- 폴리이미드로 동일한 수분 차단력을 확보하려면 19배 두꺼워져야 하며, 두께의 차이는 곧 드론의 무게 차이로 직결됩니다.
- 보드 한 장 코팅 자체로 늘어나는 비행시간은 10초 남짓입니다. 진짜 가치는 무거운 방수 케이스를 걷어낼 때 발생하는 수십 그램 이상의 무게 절감에서 나옵니다.
- 코팅만으로 완제품 IP 등급이 자동 부여되지는 않습니다. IP 등급 획득이 필요하다면 하우징 및 밀봉 설계를 별도로 진행해야 합니다.
드론 기체 도면 및 코팅 제외(마스킹) 영역 정보를 공유해 주시면, 부품 특성에 맞춘 최적의 두께와 마스킹 공정을 검토하여 상담해 드리겠습니다. 함께 보내 주실 항목은 견적 요청 체크리스트에, 실제 기판으로 먼저 확인하는 절차는 샘플 테스트 절차에 정리돼 있습니다.
참고자료
본문 괄호 안의 저자·연도가 아래 항목을 가리킵니다. (주)와인의 두께 편차(±10%)·마스킹 정밀도(약 100 µm)·챔버 용량(60L·300L·1100L)은 자사 운영 기준으로, 규격이나 문헌이 정한 값이 아닙니다.
- Kim, B. J. & Meng, E., "Micromachining of Parylene C for bioMEMS", Polymers for Advanced Technologies 27(5), 564–576, 2016. https://doi.org/10.1002/pat.3729 — Parylene N·C·D·HT 물성표(Parylene C 밀도 1.289 g/cm³).
- Buchwalder, S., Borzì, A., Diaz Leon, J. J., et al., "Thermal Analysis of Parylene Thin Films for Barrier Layer Applications", Polymers 14(17), 3677, 2022. https://doi.org/10.3390/polym14173677 — 25 µm 환산 기준 Parylene C WVTR 2.8 g/(m²·day), 폴리이미드 필름 54 g/(m²·day)(38 °C·90 % RH, ISO 15106-03).
- Ortigoza-Diaz, J., Scholten, K., Larson, C., et al., "Techniques and Considerations in the Microfabrication of Parylene C Microelectromechanical Systems", Micromachines 9(9), 422, 2018. https://doi.org/10.3390/mi9090422 — 20–21 °C·30–35 % RH 조건의 Parylene C WVTR 실측값.
- McKeen, L. W., "7 – Polyimides", in Permeability Properties of Plastics and Elastomers, 4th ed., Plastics Design Library/William Andrew, Oxford, 2010, pp. 149–173 — 폴리이미드 필름 WVTR(Buchwalder et al., 2022에 인용된 서지 표기 그대로).
- Bauersfeld, L. & Scaramuzza, D., "Range, Endurance, and Optimal Speed Estimates for Multicopters", arXiv:2109.04741, 2021. https://arxiv.org/abs/2109.04741 (2026-08-06 확인)
- IEC 60529 Ed. 2.2:2013, Degrees of Protection Provided by Enclosures (IP Code), International Electrotechnical Commission.
