친환경 접착제가 30㎏이상 버틴다

화학연구원-연세대 공동 연구개발
독성물질 없고 재활용까지 가능해
차·전자기기·식품포장·바이오 적용

화학연구원 연구진이 비경화 접착제의 성능을 시연하기 위해 랫풀다운 운동기구에 연결해 테스트한 결과, 접착제가 33.4㎏ 수치 이상을 버텨냈다. 화학연구원 제공

[파이낸셜뉴스] 한국화학연구원 이상호 박사팀과 연세대 김병수 교수팀이 인체에 무해한 투명 접착제를 개발했다. 이 접착제는 우리가 주로 사용하는 접착제와 달리 딱딱하게 굳지 않으면서도 1㎠에 0.16㎎만 발라도 최대 33.4㎏의 무게를 견뎌낸다.

연구진은 이 접착제가 경량화가 필요한 차량, 선박, 전자기기에 사용할 수 있으며, 재활용 가능한 식품 포장재와 라벨 등 다양한 생활용품 뿐만아니라 생물 의학적 용도를 갖는 바이오 제품군에도 활용될 수 있다고 설명했다.

16일 화학연구원에 따르면 일반적인 접착제는 주로 굳는 방식의 경화성으로 대부분 독성 물질이 있으며, 사용 후 남은 접착제를 제거하기 어렵다. 또 수소결합 기반의 비경화성 접착제는 그동안 접착 성능이 0.16㎎/㎠당 약 13㎏ 정도에 그쳐 산업에 활용하기 부족하다.

연구진은 비경화 접착제의 성능을 끌어올리기 위해 인체에 안전한 폴리에테르 폴리올을 타킷으로 고분자 형태를 변형시켜 접착 성능을 2배 이상 끌어올렸다.

우선 환형가지형, 고분지형, 선형 등 3가지 모양의 폴리에테르 폴리올로 변형해 성능을 시험한 결과, 그 중에서 결합이 가장 강한 선형 구조를 선정했다.

연구진은 결합성능을 끌어올리기 위한 추가 작업을 진행했다.

카르복시산 기능 구조를 추가해 더 강한 결합을 유도했다. 카르복시산 기능기가 추가된 폴리에테르 소재들은 이전과 다르게 '선형'이 아닌 동그란 모양의 '환형가지형' 구조에서 수소결합을 가장 잘 유도했고, 우수한 접착력을 나타냈다.

또 카르복시산을 더하지 않은 물질 중에서는 수소결합이 가장 강했던 '선형'의 폴리에테르 폴리올도 함께 섞자, 유리 기판을 붙이는 실험에서 기존 대비 2.6배 높은 접착력을 가졌다. 유리 이외에도 수소결합을 유도할 수 있는 철, 플라스틱 등과 같은 다른 소재에서도 높은 접착력을 가졌다.

이와함께 이 비경화 접착제는 버틸 수 있는 접착력 이상의 힘을 가해 끊어지더라도, 열을 가하면 원래의 상태로 되돌릴 수 있는 수소결합의 특징이 있어 재활용성이 높다. 뿐만아니라 일상생활에서 자주 쓰이는 알코올 등을 이용해 매우 쉽게 제거할 수도 있다.

한편, 연구진은 이번에 개발한 비경화 접착제를 과학기술 분야 국제학술지 '어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈(Advanced Functional Materials)'에 발표했으며, 학술지 8월호 표지 논문으로 선정됐다.

[e-mail] 김만기 기자