극소량으로 무게 30㎏를 버티는 친환경 접착 소재 개발 소식

오늘은 국내 연구진이 개발한 친환경 강력 접착 소재에 대해 소개하고자 합니다. 이 접착 소재는 극소량으로 무게 30㎏를 버틸 수 있을 정도로 강력하고, 인체에 무해하며, 재활용이 가능하고, 쉽게 제거할 수 있다는 특징을 가지고 있습니다. 어떻게 이런 접착 소재가 만들어졌는지, 어떤 원리로 작동하는지, 어떤 장점이 있는지 알아보겠습니다.

접착 소재의 종류와 문제점

두 개 이상의 물체를 서로 붙이기 위해 사용하는 접착제는 다양한 접착 물질 또는 접착 소재로 만들어집니다. 접착 소재는 크게 경화성 접착제와 비경화성 접착제로 나눌 수 있습니다.

• 경화성 접착제는 접착력을 높이기 위해 주로 굳는 방식의 접착제를 사용합니다. 예를 들면 슈퍼글루나 에폭시 등이 있습니다. 경화성 접착제는 강력한 접착력을 가지고 있지만 대부분 독성이 강한 물질이 들어있고, 사용 후 남은 접착제를 제거하기 어려운 문제가 있습니다. 또한 환경오염을 유발하고 인체에 악영향을 줄 수 있습니다.
• 비경화성 접착제는 주로 인체에 무해한 물질로 만들어 친환경적이고, 접착제를 제거하기 쉬운 장점을 지닙니다. 테이프나 스티커 등이 이에 속합니다. 다만, 접착력이 떨어져 산업계에서 활용되기 어려웠습니다.

새로운 친환경 강력 접착 소재의 개발과 원리

국내 연구진은 기존 비경화성 접착 소재의 낮은 접착력을 해결하기 위해 수소결합을 통한 접착력 강화를 목표했습니다. 수소결합이란, 한 분자의 수소 원자와 다른 분자의 산소나 질소 등의 원자 사이에 발생하는 약한 결합을 말합니다. 이를 통해 분자 사이의 응집력을 증가시켜 줍니다.

연구팀은 수소결합을 유도하는 고분자 형태로 구조를 변형했습니다. 접착 소재로는 인체에 무해한 폴리에테르 폴리올을 활용했습니다.

연구팀은 폴리에테르 폴리올을 긴 '선형' 구조로 만들어 강한 수소결합을 만들었습니다. 또 수소결합을 더 강하게 유도하기 위해 '카르복시산' 기능 구조를 더했습니다. 카르복시산은 동그란 환형가지형 구조에서 수소결합이 잘 유도됐습니다. 연구팀은 폴리에테르 폴리올의 선형 구조와 카르복시산의 환형가지형 구조를 결합해 강한 접착력을 만들었습니다.

새로운 친환경 강력 접착 소재의 성능과 장점

연구팀은 새로운 접착 소재로 유리 기판을 붙이는 실험과 무게를 버티는 실험을 진행했습니다. 그 결과 기존 비경화성 접착제 대비 2.6배 높은 접착력을 확인했습니다. 특히 0.16㎎/㎠당 33.4㎏ 무게를 버텨냈습니다. 이는 경화성 접착제와 비슷한 수준입니다.

이번에 개발한 친환경 접착 소재는 과한 힘을 가해 끊어지더라도 열을 가하면 원상태로 되돌릴 수 있는 '재활용 친환경' 기술입니다. 또 일상생활에서 자주 쓰이는 알코올 등을 이용해 매우 쉽게 제거할 수 있습니다. 이러한 특징은 산업계뿐만 아니라 일반 소비자들에게도 많은 편리성과 이점을 제공할 것으로 기대됩니다.

마치며

이번 글에서는 국내 연구진이 개발한 친환경 강력 접착 소재에 대해 알아보았습니다. 이 접착 소재는 극소량으로 무게 30㎏를 버틸 수 있을 만큼 강력하면서도 인체에 무해하다는 특징을 가지고 있습니다. 이는 수소결합을 통해 접착력을 강화한 고분자 구조의 결과입니다. 이번 연구는 친환경 접착 소재의 개발과 활용에 큰 도약을 이루었다고 할 수 있습니다.