화학연, 자가치유 코팅 소재 기술 개발

[충청뉴스 이성현 기자] 한국화학연구원이 햇빛만 쬐면 30분만에 스스로 원상 복구되는 투명한 보호용 코팅 소재를 개발했다고 28일 밝혔다.

한국화학연구원 김지철‧박영일‧정지은 박사 연구팀은 위 조건을 모두 만족시켜 기존 보호용 코팅 소재와 내구성 등의 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 자가치유되는 투명한 코팅 소재를 개발했다.

연구팀은 자동차 모형에 신소재를 코팅하고 표면에 흠집을 낸 후 한낮 햇빛에 30분 정도 노출시키자 흠집이 완전히 사라지고 코팅 소재의 표면이 회복되는 것을 확인했다. 또 돋보기를 이용해 빛을 모으면 30초 후 흠집이 완전히 없어지는 것을 확인했다.

개발된 소재에 햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가치유되는 원리다.

연구팀은 기존 상용 코팅 소재에 특정 물질을 넣어 고분자들이 해체와 재결합을 반복하는 동적 화학결합을 설계했고, 여기에 투명한 광열염료를 섞어서 햇빛을 비추면 동적 화학결합이 활발하게 일어날 수 있도록 했다.

기존에도 광열염료를 활용해 자가치유 기능을 연구한 시도는 있었지만 보통 색깔이 있는 무기물질을 활용해, 투명해야 하는 코팅 소재로는 산업계 적용이 어려웠다. 또 광열 효과를 내기 위해서는 많은 양의 빛 에너지가 필요하다는 단점이 있었다.

연구팀이 활용한 광열염료는 투명한 유기물이어서 근적외선 파장의 빛 에너지를 쓴다. 근적외선은 한낮 햇빛에서 약 10% 미만의 적은 양을 차지하는 장파장의 에너지원으로, 야외 자동차 운행 시 자동차의 표면 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또 유기 광열염료는 고유 색상이 없어 제품 색에 영향을 주지 않고 다양한 도료에 잘 배합되며 비용도 저렴하기 때문에 상용화에 유리하다.

연구팀이 개발한 자기치유 코팅 소재는 향후 자동차 등 수송기기, 스마트폰 및 컴퓨터 등 전자·정보 기기, 건축재료의 코팅 소재로 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

연구책임자 김진철 박사는 “이번에 개발한 기술은 값싼 상용 고분자 소재와 광열염료를 이용해 자기치유 코팅 소재를 합성하는 플랫폼 기술로, 다양한 응용 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것”이라고 설명했다.