보도자료
소량으로 30kg 이상 무게를 버티는 친환경 접착소재 개발
작성자대외협력실(강가람) 조회수36,565 등록일2023-10-16[보도자료] 소량으로 30kg 이상 무게를 버티는 친환경 접착소재 개발_20231016(업로드).hwp [1,655 KB] 미리보기
![[그림 1] 수소결합 기반 구조가 제어된 고분자 비경화성 접착 소재의 장점](/thumbnail/BBSMSTR_000000000687/920_BBS_202310160502240830.jpg)
□ 현재 주로 사용되는 경화성 접착제의 강한 독성으로 인해 인체에 무해한 비경화성 접착제에 관심이 높아지는 가운데, 최근 국내 연구진이 소량의 비경화성 접착제로도 높은 접착 성능을 보이는 소재 개발에 성공했다.
- 한국화학연구원(원장 이영국) 이상호 박사 연구팀, 연세대학교(총장 서승환) 김병수 교수 공동 연구팀은 최근 연구 논문에서 인체에 무해한 고분자 소재의 수소결합을 극대화하는 방식을 적용해, 소량으로도 30㎏ 이상을 버티는 비경화성 접착 소재를 개발했다고 밝혔다.
- 유해물질 규제가 전 세계적으로 강화되는 상황에서 연구팀이 개발한 접착제는 생활용품, 전자기기, 이동수단(자동차, 선박), 바이오 제품 등 다양한 산업에 응용될 수 있을 것으로 기대된다.
□ 기존의 접착제는 접착력을 높이기 위해 주로 굳는 방식의 경화성 접착제를 사용하는데, 대부분 독성이 강한 물질이 들어있고 사용 후 남은 접착제를 제거하기 어렵다는 문제가 있다. 이에 반해 이번에 개발한 비경화성 접착 소재는 독성 실험 결과 인체에 무해한 물질로 만들었으며 사용 후 접착제를 제거하기도 쉽다는 장점이 있다.
- 다만 수소결합 기반 비경화성 접착 소재는 그동안 접착 성능이 0.16㎎/㎠당 약 13㎏ 정도에 그쳐 산업계에서 활용되기는 어려운 한계가 있었다.
□ 이에 공동 연구팀은 기존 비경화성 접착 소재의 낮은 접착력을 해결하기 위해, 접착 소재간 수소결합을 최대한 유도할 수 있는 구조로 고분자 형태를 정밀하게 변형했다. 그 결과 경화성 접착제 수준의 0.16㎎/㎠ 당 30㎏ 이상 무게를 버티며 기존 비경화성 접착제에 비해 접착 성능을 2배 이상 높이는데 성공했다.
- 공동 연구팀은 인체에 안전한 폴리에테르 폴리올을 접착 소재로 삼고 연구하기 시작했다. 처음에는 ‘환형가지형, 고분지형, 선형’ 3가지 모양의 폴리에테르 폴리올로 변형시키는데 성공했었는데, 그 중에서 긴 모양의 ‘선형’ 구조가 가장 수소결합이 강한 상태를 보였었다.
- 여기서 그치지 않고 수소결합을 극대화하기 위해 두 가지를 더했다.
- ①우선 더 강한 수소결합을 유도하는 카르복시산(Carboxylic acid) 기능 구조를 추가했다. 카르복시산 기능기가 추가된 폴리에테르 소재들은 이전과 다르게 ‘선형’이 아닌 동그란 모양의 ‘환형가지형’ 구조에서 수소결합을 가장 잘 유도했고, 우수한 접착력을 나타냈다.
- ②여기에 접착력을 더 강화시키기 위해, 카르복시산을 더하지 않은 물질 중에서는 수소결합이 가장 강했던 ‘선형’의 폴리에테르 폴리올도 함께 섞자, 유리 기판을 붙이는 실험에서 기존 대비 2.6배 높은 접착 성능*을 보여주었다. 유리뿐만 아니라 수소결합을 유도할 수 있는 철, 플라스틱 등과 같은 다른 소재에서도 높은 접착력을 보여주었다.
* (기존) 0.16㎎/㎠ 당 13㎏ → (개선) 0.16㎎/㎠ 당 33.4㎏
- 또한 개발된 친환경 접착 소재는 버틸 수 있는 접착력 이상의 힘을 가하여 끊어지더라도, 열을 가하면 원래의 상태로 되돌릴 수 있는 수소결합의 특징이 있어 재활용성이 높다. 그리고 일상생활에서 자주 쓰이는 알코올 등을 이용해 매우 쉽게 제거된다는 장점도 있다.
- 화학연 이영국 원장은 “이번 연구로 기존 비경화성 접착 소재의 한계를 극복해 접착 성능이 높아졌고, 인체에 무해하며 재활용 및 제거가 용이하다는 점 등 다양한 장점을 갖추고 있어 경량화가 필요한 전자기기/자동차 제조 분야 및 생활용품, 인체 친화적 바이오 제품 등 여러 분야의 기업에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.”라고 말했다.
□ 이번 연구결과는 과학기술 분야 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials(IF : 19.0))’ 8월호 표지 논문으로 게재되었다.
- 또한 이번 연구는 한국화학연구원 기본사업, 과학기술정보통신부 개인기초사업, 산업통상자원부 소재부품기술개발사업의 지원을 받아 수행되었다.