플라스틱 자원순환에 대한 관심이 높은 가운데 국내 연구진이 지금까지 난제였던 점착필름 재활용 기술을 개발했다.

한국화학연구원(이하 화학연) 이원주·유영창·안도원 박사팀이 부산대 백현종 교수팀과 공동연구로 고분자 사슬의 길이를 극대화해 화학적 가교구조 없이 우수한 점착특성을 갖는 투명 점착필름 소재를 개발했다고 25일 밝혔다.

이번에 개발한 투명 점착필름은 디스플레이, 자동차, 의료용 등 다양한 산업에 응용할 수 있을 전망이다.

일반적인 점착소재는 3M테이프나 라벨테이프와 점착필름과, 액정보호 필름 같은 플라스틱 필름으로 구분된다.

이들 점착소재를 분해·재활용하려면 점착필름을 반드시 제거해야 하지만, 기존 점착필름은 화학반응으로 결합하는 3차원 화학적 가교구조여서 일반적 용매나 높은 열에도 잘 녹지 않기 때문에 재활용을 못하고 폐기했다.

공동연구팀은 점착필름을 이루는 고분자사슬의 분자량을 극대화시켜 화학적 가교구조 없이도 잘 엉키는 성질을 유도했다.

고분자소재는 사슬이 길수록 높은 강도와 안정성을 갖는다. 이는 길이가 짧은 실을 뭉친 경우 가닥을 쉽게 뽑아낼 수 있지만, 길이가 길면 엉킴 때문에 가닥을 뽑아내기 어려운 것과 같은 원리다.

마찬가지로 기존 투명 점착필름을 구성하는 고분자는 사슬 길이에 한계가 있고 사슬길이의 다분산 지수가 높아 분자량이 긴 사슬과 짧은 사슬이 같이 존재한다. 

게다가 사슬이 짧은 고분자는 점착필름을 제거할 때 표면에 점착 잔여물이 남는 문제를 발생시킨다. 

이런  한계점으로 인해 사슬이 매우 긴 초거대 고분자를 합성하는 기술은 오래된 숙제로 여겨졌다.

공동연구팀은 가시광선을 이용한 방법으로 기존 고분자 사슬보다 2.8배 긴 초거대고분자 합성에 성공했다.

공동연구팀이 개발한 초거대 고분자는 사슬이 매우 길어 엉킴이 쉽고 많이 일어난다. 

또 짧은 사슬을 갖는 고분자가 거의 없어 점착필름을 제거해도 잔여물이 남지 않는다. 

실험 결과  공동연구팀이 개발한 비가교 투명 점착필름은 기존 점착필름 대비 130% 수준의 우수한 부착력과 제거하여도 잔여물이 남지 않는 등 다양한 환경 테스트에서 안정성을 보였다.

아울러 이번에 개발한 투명 점착필름은 화학적 가교구조가 없기 때문에 점착필름 사용 후 무독성 용매에 쉽게 녹일 수 있고, 회수한 고분자를 여러 차례 재가공해도 성능저하가 거의 없음을 확인했다.

공동연구팀은 이번 성과를 바탕으로 기존 상용제품 대비 200% 이상 우수한 물성과 가혹한 외부환경에서 사용가능한 내구성을 지닌 비가교형 점착소재 개발을 진행 중이다.

아울러 유기용매가 아닌 물에 녹여 재활용하는 친환경 점착필름 소재 개발도 함께 추진 중이다.

이영국 화학연 원장은 “이번 연구는 기존에 상용화된 경화성 투명 점착필름과 달리 사용 후에도 폐기하지 않고 재사용이 가능하다”며 “향후 퍠기물 등 환경문제를 해결하는 자원순환형 정밀화학 소재 개발에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.

대덕특구=이재형 기자 jh@kukinews.com