"긁혀도 10초면 복구"…생기원, 자가치유 코팅 소재 개발

보도기사

개발 첨가제를 적용한 고경도 자가치유 코팅 소재

한국생산기술연구원 홍성우 수석연구원과 한양대 고민재 교수 공동 연구팀이 긁힘과 반복 접힘에도 스스로 회복할 수 있는 고경도 코팅 소재 기술을 개발했습니다.

이 기술은 손톱이나 동전으로 긁어도 거의 흠집이 나지 않고, 상온에서 10초 이내에 긁힘이 복구되며, 20만 회 이상 접어도 성능이 유지됩니다.

기존 디스플레이 코팅은 표면이 단단할수록 손상 후 스스로 회복 능력이 떨어지고 반대로 자가치유 성능을 강화하면 내구성이 떨어지는 한계가 있었습니다.

연구팀은 이를 해결하기 위해 코팅 소재에서 표면 보호 역할과 내부 자가치유 역할을 분리하는 새로운 설계 방식을 도입했습니다.

먼저, 표면으로 이동하려는 성질과 내부 고분자 사슬 간 상호 작용을 동시에 갖도록 설계한 이미드(Imide) 기반의 첨가제를 개발한 뒤 이를 기존 코팅 재료와 소량 혼합해 새로운 코팅 소재를 만들었습니다.

코팅 과정에서 첨가제가 스스로 표면으로 이동해 단단한 보호층을 형성하고, 내부에서는 고분자 사슬과 강하게 결합해 긁힌 구조를 안쪽부터 빠르게 복원하는 메커니즘이 구현됐습니다.

실험 결과, 이번에 개발한 코팅 소재는 연필 경도 4H 수준으로 손톱이나 동전 등에 쉽게 긁히지 않고, 표면 긁힘도 상온에서 10초 이내에 사라지는 것을 확인했습니다.

접힘 반경 1.5㎜ 조건에서 20만 회 이상 굽힘 시험을 반복하고, 톨루엔에 18시간 이상 담가두는 노출 시험에서도 균열이나 투명도 저하 없이 성능을 유지했습니다.

이 기술은 기존 공정에 첨가제만 추가하면 적용 가능해 별도 설비 투자나 공정을 변경하지 않고 기존 코팅 생산 공정을 적용할 수 있다는 게 장점입니다.

연구팀은 폴더블 디스플레이를 비롯해 자동차, 고부가 전자제품 등 표면 보호 코팅 분야로의 확대 적용을 기대하고 있습니다.

이번 연구 성과는 화학공학 분야 국제학술지, Chemical Engineering Journal 지난해 12월 온라인판에 실렸습니다.

(사진=한국생산기술연구원)

김건교 취재 기자 | kkkim@tjb.co.kr