친환경 소재로 스프레이 코팅이 가능하면서도 매우 질기고 투명한 폴리우레탄 복합소재가 개발됐다.
울산대학교 첨단소재공학부 진정호 교수 연구팀은 목재 및 수산 폐기물로부터 얻은 천연고분자 소재를 활용해 만든 수분산 폴리우레탄 복합소재 개발에 성공했다고 14일 밝혔다.
수분산 폴리우레탄은 코팅, 접착제, 발포체, 섬유 등 다양한 산업 분야에서 필수적으로 사용되고 있는 합성고분자다. 유해한 휘발성 유기화합물(VOC)이 발생되는 기존의 폴리우레탄과는 달리 제조단계에서 물을 사용함으로써 친환경적인 대체제로 각광을 받고 있다. 하지만 수분산 폴리우레탄은 기존의 폴리우레탄에 비해 강도, 경도, 탄성 등 기계적 물성이 다소 떨어지는 한계가 있었다.
진정호 교수 연구팀은 이의 한계를 극복하기 위해 목재 펄프와 버려지는 게 껍질에서 얻은 천연고분자인 셀룰로오스와 키틴을 수분산 폴리우레탄의 강화재로 사용해 수분산 폴리우레탄의 친환경성을 보존하면서도 투명하고 기계적 물성이 획기적으로 향상된 복합소재를 개발해냈다.
목재 펄프에서 축출한 셀룰로오스와 새우 껍질에서 축출한 키틴은 지구상에 가장 풍부하게 존재하는 천연고분자로서 우수한 기계적 물성과 더불어 생분해성과 생체친화성이 뛰어나 미래 친환경 소재로 학계 및 산업계에서 주목받고 있다.
진정호 교수는 “이번에 개발한 복합소재는 종래에 보고된 수분산 폴리우레탄 복합소재들에 비해 매우 우수한 물성을 나타냈고, 현재 상용되고 있는 수분산 폴리우레탄에 적용했을 때에도 동일한 강화효과가 확인됐다”고 설명했다.
연구팀은 이번에 개발한 수분산 폴리우레탄 복합소재에 오존층을 파괴하지 않는 친환경 스프레이 분사체인 디메틸에테르(DME)를 사용함으로써 유리, 플라스틱, 생체 등 다양한 표면의 코팅성까지 확보해 활용도를 높인 점도 주목을 끌고 있다.
이번 연구는 한국연구재단의 중견연구자지원사업, 과학기술정보통신부의 나노·소재기술개발사업 미래기술연구실의 지원을 받아 수행됐다. 연구결과는 재료과학 및 복합소재 분야 국제 학술지인 ‘컴포지트 파트 비: 엔지니어링(Composites Part B: Engineering/IF: 11.322)’ 12월호에 게재됐고, 특허 출원도 완료했다.
진 교수는 2018년 버려지는 오징어 뼈와 누에고치로 플렉시블 전자소자 제작용 투명종이를, 2020년 생분해 가능한 식품포장용 투명필름을 개발해 주목을 끌었다.
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