“단 한 방울로 30kg 무게도 거뜬” 친환경·고강도 접착제 끝판왕 나왔다

- 한국화학연구원·연세대 공동 연구성과

연구진이 개발한 수소결합을 이용한 비경화성 접착제 모식도.[한국화학연구원 제공]

[헤럴드경제=구본혁 기자] “단 한 방울 떨어뜨렸는데 30kg 무게도 거뜬하게 지탱했다.”

한국화학연구원 이상호 박사와 연세대학교 김병수 교수 공동 연구팀은 최근 연구 논문에서 인체에 무해한 고분자 소재의 수소결합을 극대화하는 방식을 적용, 소량으로도 30㎏ 이상을 버티는 비경화성 접착 소재를 개발했다고 밝혔다.

기존 접착제는 접착력을 높이기 위해 주로 굳는 방식의 경화성 접착제를 사용하는데, 대부분 독성이 강한 물질이 들어있고 사용 후 남은 접착제를 제거하기 어렵다는 문제가 있다. 이에 반해 이번에 개발한 비경화성 접착 소재는 독성 실험 결과 인체에 무해한 물질로 만들었으며 사용 후 접착제를 제거하기도 쉽다는 장점이 있다.

다만 수소결합 기반 비경화성 접착 소재는 그동안 접착 성능이 0.16㎎/㎠당 약 13㎏ 정도에 그쳐 산업계에서 활용되기는 어려운 한계가 있었다.

연구팀은 기존 비경화성 접착 소재의 낮은 접착력을 해결하기 위해, 접착 소재간 수소결합을 최대한 유도할 수 있는 구조로 고분자 형태를 정밀하게 변형했다. 그 결과 경화성 접착제 수준의 0.16㎎/㎠ 당 30㎏ 이상 무게를 버티며 기존 비경화성 접착제에 비해 접착 성능을 2배 이상 높이는데 성공했다.

접착력 세기를 시연하기 위해 랫풀다운 운동기구 사용했다. 매우 투명한 접착제 시편을 0.16 ㎎/㎠ 넓이로 소량 도포한 후 시편을 걸어뒀다. (a)와 (b)는 랫풀다운 운동기구를 당겼을 때 접착소재가 33.40kg 수치 이상 버티는 모습.[한국화학연구원 제공]

또한 개발된 친환경 접착 소재는 버틸 수 있는 접착력 이상의 힘을 가하여 끊어지더라도, 열을 가하면 원래의 상태로 되돌릴 수 있는 수소결합의 특징이 있어 재활용성이 높다. 그리고 일상생활에서 자주 쓰이는 알코올 등을 이용해 매우 쉽게 제거된다는 장점도 있다.

이영국 한국화학연구원장은 “이번 연구로 기존 비경화성 접착 소재의 한계를 극복해 접착 성능이 높아졌고, 인체에 무해하며 재활용 및 제거가 용이하다는 점 등 다양한 장점을 갖추고 있어 경량화가 필요한 전자기기/자동차 제조 분야 및 생활용품, 인체 친화적 바이오 제품 등 여러 분야의 기업에서 폭넓게 활용될 것으로 기대된다.”라고 말했다.

이번 연구결과는 국제학술지 ‘어드밴스드 펑셔널 머티리얼즈’ 8월호 표지 논문으로 게재됐다.

nbgkoo@heraldcorp.com