[대전=뉴시스] 김양수 기자 = 국내 연구진이 불에 강하면서 사용 후 재활용이 가능한 난연 복합소재를 세계 최초로 개발했다.

한국화학연구원은 김진철·정지은·진영재 박사팀이 저가의 저분자량 폴리올레핀 첨가제 하나로 복합소재의 가공성과 난연성, 재활용성이 동시에 확보된 '자기강화 복합소재' 제조기술을 개발했다고 18일 밝혔다.

자동차 부품과 전자제품 회로기판, 콘센트 등에 주로 사용되는 열경화성 섬유강화 복합소재는 고온에서도 형태를 유지하지만 한 번 굳으면 다시 녹지 않아 재가공이 어렵고 사용 후 매립하거나 소각해야 한다.

이번에 연구팀은 열을 가하면 다시 녹아 재가공할 수 있는 고밀도 폴리에틸렌(HDPE) 섬유와 필름을 겹겹이 쌓은 자기강화 복합소재를 개발했다.

또 저가의 저분자량 폴리올레핀 첨가제를 소량 넣어 ▲필름과 섬유의 접착력 향상 ▲난연제의 균일한 분산 ▲재활용 과정에서 첨가제 제거 등 세 가지 기능을 동시 구현하는데 성공했다.

첨가제 적용 소재의 층간 접착력은 기존보다 약 40% 향상됐으며 난연제를 40% 넣은 조건에서도 기계적 물성 저하 없이 최고 난연 등급인 V-0 등급을 확보했다.

V-0 등급은 미국 안전규격기관 UL의 수직 연소시험에서 불이 붙어도 빠르게 스스로 꺼지고 녹아 떨어지는 물질이 주변 가연물에 불을 옮기지 않는 수준의 난연 성능이다.

특히 2단계 순차 세척을 통해 개발 첨가제의 90% 이상을 제거했다. 기존 상용 첨가제는 40% 이상 남아 재활용 소재의 물성이 저하되지만 이 기술로는 색상과 강도 등이 새 플라스틱에 가까운 고순도 재생 원료를 확보할 수 있다.

자기강화 복합소재(SRC)는 보강재인 섬유와 매트릭스인 필름을 같은 고분자 계열로 만든 복합소재다. 서로 다른 소재를 섞은 탄소섬유 복합소재와 달리 사용 후 재처리와 재활용이 쉽다는 장점이 있다.

연구팀은 추가 난연시험과 반복 재활용 과정에서 난연제가 누적되지 않는 기술을 개발하고 수요기업과 실증연구를 진행할 계획이다.

기존 난연 복합소재의 재활용 한계를 해결, 전기차와 도심항공모빌리티 등 차세대 모빌리티의 경량·재활용 부품개발에 활용될 것으로 평가받는 이번 연구 결과는 국제학술지 '컴포지트 파트 비(Composites Part B)'에 게재됐다.

김진철 책임연구원은 "저렴한 첨가제 하나로 난연 복합소재의 고질적인 문제였던 가공성과 재활용성을 동시에 해결했다"며 "전기차와 도심항공모빌리티 등 차세대 모빌리티 부품의 경량화와 자원순환에 기여할 것"이라고 말했다


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