한국과학기술연구원(KIST·원장 오상록)은 기존 '일액형 에폭시'의 한계를 극복하는 연구 성과를 내놓았다고 14일 밝혔다. 고온 안정성 및 난연성을 모두 확보했다.
김재우 박사팀이 구종민 성균관대 교수팀과 함께 '에폭시·맥신 일액형 솔루션'을 개발했다.
일액형 에폭시는 경화제·수지를 사전 혼합해 활용하는데, 사전 홉합하지 않는 '이액형 에폭시'보다 사용이 간편하고, 작업 시간이 단축돼 품질 일관성을 보장한다.
다만 상온에서만 안정성을 유지해 고온 보관이 어렵고, 화재에 취약하다.
연구팀의 솔루션은 에폭시 수지, 고분자 이미다졸 기반 잠재성 경화제 입자, 이차원 나노소재인 맥신으로 구성된 혁신 소재다.
물리·화학적으로 반응성을 억제한 잠재성 경화제를 도입, 60도 고온에서도 180일 이상 안정성을 유지할 수 있도록 했다. 또 맥신 나노소재는 기존 난연성을 한층 강화하며, 전기 전도성과 열 안정성을 크게 향상시켰다.
특히 난연 성능 면에서 주목할 만한 성과를 냈다. 연소에 필요한 공기 중 산소농도인 연한계농도지수(LOI)를 기존 대비 12% 증가시키고, 연소시 열 총 방출량인 최대열방출량(pHRR)을 85% 감소시켜 난연 등급 최고 수준인 'V0 등급'을 획득했다. LOI는 높을수록, pHRR는 낮을수록 난연성이 우수하다.
이를 통해 화재에 취약했던 기존 제품 문제를 획기적으로 개선했다. 기계적 물성에서도 인장강도 46%, 충격강도 158% 성능 향상을 달성하며, 안정성·내구성을 모두 갖췄다.
이 혁신적인 일액형 에폭시는 접착제, 코팅제, 전자파 차폐재 등 다양한 분야에 응용 가능하다. 특히 통신, 전자 장치, 건축 소재 분야에서 차세대 고성능 복합소재로 주목받는다.
연구팀은 앞으로 맥신의 높은 전기전도성을 활용해 전자파 차폐 성능과 줄 히팅 특성을 갖춘 복합소재 개발에도 박차를 가할 계획이다. 글로벌 시장에서도 경쟁력을 확보하겠다는 방침이다.
김재우 박사는 “이번 기술은 고온 안정성과 난연성을 동시에 확보한 혁신적인 일액형 에폭시로, 산업계 적용 가능성이 높다”며 “성균관대와 협력해 글로벌 경쟁력을 강화하겠다”고 밝혔다.
이번 연구는 과학기술정보통신부 나노 및 소재 사업, 국가과학기술연구회(NST) 융합연구단 사업, 산업기술통상부 소재부품기술개발 사업 및 나노융합혁신개발 사업 지원을 받아 수행됐다.
연구 성과는 어드밴스드 머터리얼즈 최신 호에 게재됐다.
김영준 기자 kyj85@etnews.com
