속 쓰린 자동차 스크래치, 햇빛 쬐어 해결

화학연, 내구성과 투명성 모두 갖춘 저비용 자가치유 소재 개발

(지디넷코리아=한세희 과학전문기자)햇빛을 쬐는 것만으로 긁힌 자동차 표면을 30분 만에 원래대로 회복하는 투명 보호 코팅 소재가 나왔다. 

한국화학연구원(원장 이미혜)은 자가치유 기능을 가지면서 내구성도 좋은 투명 코팅 소재를 개발했다고 28일 밝혔다. 

이 소재를 자동차에 코팅하면, 표면에 흠집이 나도 한낮 햇빛에 30분 이상 노출되면 흠집이 저절로 사라진다. 연구팀은 자동차 모형에 신소재를 코팅하고 표면에 흠집을 낸 후, 한낮 햇빛에 30분 정도 노출시키자 흠집이 완전히 사라지고 코팅 소재의 표면이 회복됨을 확인했다. 또 돋보기로 빛을 모으면 30초 후 흠집이 완전히 없어졌다. 

자동차 모형에 본 코팅 소재를 입히고 흠집을 낸 후 햇빛에 노출시킨 다음/돋보기로 햇빛을 모은 다음 표면을 찍은 사진 (자료=화학연)

자가치유 기능을 가진 보호용 코팅 소재 개발은 쉽지 않다. 자가치유가 가능하려면 분자의 이동이 자유로워야 하는데, 이는 내구성을 약하게 해 코팅의 보호 기능이 약화된다. 자가치유를 일으키는 특정 조건들이 무색 투명하면서도 내구성이 좋고, 온도 등 외부 변화에 민감하지 않아야 하는 보호 코팅 소재의 성능을 떨어뜨릴 수도 있다.  

화학연 김진철‧박영일‧정지은 박사 연구팀은 기존 상용 코팅 소재에 '힌더드유레아'라는 물질을 넣어 새로운 화학결합을 설계하고, 빛 에너지를 열 에너지로 바꾸는 투명 광열염료를 넣었다. 햇빛에 포함된 0.75-1.4㎛ 파장의 근적외선이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들의 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가치유되는 원리다.   

고분자 동적 화학결합 구조 및 광열염료를 포함하는 자동차용 친환경 보호용 코팅소재의 자가치유 원리 (자료=화학연)

향후 자동차, 스마트폰이나 컴퓨터 등 전자정보 기기, 건축재료 코팅 소재 등으로 활용이 기대된다. 이 코팅 소재를 쓰면 자동차를 재도장할 때 대량 발생하는 유해성 유기용매 사용을 줄일 수 있어 탄소중립 실현에도 기여할 수 있다. 연구책임자 김진철 박사는 "이 기술은 값싼 상용 고분자 소재와 광열염료를 이용해 자기치유 코팅 소재를 합성하는 플랫폼 기술로, 다양한 응용 분야에 폭넓게 활용될 수 있을 것"이라고 말했다. 

이번 연구는 과학기술정보통신부 한국연구재단의 신진연구자지원사업, 한국화학연구원 주요사업의 지원을 받아 수행됐으며, 학술지 'ACS 어플라이드 폴리머 머티리얼스 (ACS Applied Polymer Materials)' 2022년 5월호 표지 논문으로 게재됐다.

한세희 과학전문기자(hahn@zdnet.co.kr)