자동차 모형에 연구진이 개발한 코팅 소재를 입히고 흠집을 낸 후 햇빛에 노출시키거나 돋보기로 햇빛을 모은 다음 표면을 찍은 사진이다. 한국화학연구원 제공
자동차 표면이 긁혔을 때 햇빛을 쬐면 30분 만에 스스로 원상 복구되는 투명한 보호용 코팅 소재가 국내에서 개발됐다. 한국화학연구원은 보호용 코팅 소재와 내구성 등 성능이 동일하면서도 태양광에 포함된 1000∼1100nm(나노미터·1nm는 10억분의 1m) 파장대의 빛으로 자가 치유되는 투명한 코팅 소재를 개발했다고 지난달 28일 밝혔다.
보호용 코팅 소재는 제품 본래의 색이 드러날 수 있도록 무색투명해야 하고, 고가 제품의 표면을 보호해야 하므로 내구성이 좋아야 한다. 특히 자동차 보호용 코팅 소재의 경우 온도 등 외부 변화에 크게 영향받지 않아야 한다. 이런 조건을 모두 만족시키면서 자가 치유 기능을 부여하기가 지금까지는 매우 어려웠다.
연구팀이 이번에 개발한 소재를 자동차에 덮어씌우면 차 표면에 흠집이 나도 한낮 햇빛에 30분 이상 노출되면 흠집이 스스로 사라진다. 자동차 모형에 신소재를 코팅하고 표면에 흠집을 낸 다음 한낮 햇빛에 30분 정도 노출시키자 흠집이 완전히 사라지고 코팅 소재의 표면이 회복되는 것을 확인했다. 돋보기를 이용해 빛을 모으면 30초 후 흠집이 완전히 없어지는 것을 확인했다. 소재에 햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가 치유되는 원리다.
연구팀은 기존에 개발된 상용 코팅 소재에 특정 물질을 넣어 고분자들이 해체와 재결합을 반복하는 동적인 화학결합을 설계했다. 여기에 투명한 광열염료(빛 에너지를 열에너지로 바꿔주는 염료)를 섞고 햇빛을 비춰 동적 화학결합이 활발하게 일어나게 했다.
이번에 개발된 소재는 향후 자동차와 같은 수송 수단과 스마트폰과 컴퓨터 같은 흠집이 많이 가는 전자·정보 기기, 건축 재료의 코팅 소재로 사용될 것으로 기대를 모은다. 자동차를 재도장할 때 다량으로 발생하는 유해성 유기용매 사용을 줄일 수 있어 탄소중립 실현에도 기여할 것으로 기대된다. 이번 연구 결과는 국제학술지 ‘미국화학회(ACS) 어플라이드 폴리머 머티리얼스’ 5월호 표지 논문에 소개됐다.
