일상생활에서 널리 사용되는 폴리우레탄: 에코

DGIST(대구경북과학기술원)

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□ DGIST(총장 국영) 에너지융합연구부 임상규 선임연구원, 바이오탄소 함량 97%의 친환경 열가소성 폴리우레탄 개발로 괄목할 만한 성과 달성 . 한국섬유개발연구원(KTDI, 원장 호요승) 신제품개발팀 정재훈 팀장과 신사업기획팀 전초현 팀장이 함께 만들어낸 이 획기적인 기술은 그 의미가 크다. 기존의 석유 기반 열가소성 폴리우레탄에 대한 지속 가능한 대안을 제시합니다.

□ 열가소성 폴리우레탄은 내마모성, 복원력, 인장강도, 인열강도 등 뛰어난 기계적 성질[1]로 유명한 놀라운 소재입니다. 그 활용도가 높아 산업용 시트, 화면 보호 필름, 케이스, 신발, 인조가죽, 의류 소재 등 다양한 생활 및 산업 응용 분야에 널리 사용되고 있습니다.

□ 현재 대부분의 열가소성 폴리우레탄은 석유계 폴리올[2], 이소시아네이트[3], 디올[4]을 사용하여 합성됩니다. 뛰어난 특성에도 불구하고 석유 기반 원료의 추출, 제조, 사용 및 폐기는 환경 오염에 기여합니다. 이로 인해 바이오매스 소재를 기반으로 한 친환경 대안을 모색하려는 전 세계적인 노력이 촉발되었습니다. 그러나 기존 열가소성 폴리우레탄의 특성과 일치할 수 있는 바이오매스 기반 제품을 개발하는 것은 상당한 과제를 안겨줍니다.

□ 임 교수팀은 KTDI와의 놀라운 협력을 통해 친환경 열가소성 폴리우레탄을 개발하는 획기적인 성과를 거두었습니다. 이 친환경 소재를 합성하기 위해 기존의 석유 기반 소재에서 벗어나 바이오매스 기반의 폴리에스테르 폴리올과 부탄디올을 활용했다.

□ 생성된 바이오매스 기반 열가소성 폴리우레탄은 최대 97%의 놀라운 바이오탄소 함량, 약 120,000g/mol의 중량 평균 분자량, 20MPa의 인장 강도, 587.2%의 인상적인 인장 신율 등 탁월한 특성을 나타냅니다. . 놀랍게도 이러한 특성은 기존 석유 기반 열가소성 폴리우레탄의 특성과 유사하므로 개발된 소재는 일상 생활과 다양한 산업 분야에서 다양한 응용 분야에 사용할 수 있는 다재다능한 후보입니다. 친환경 열가소성 폴리우레탄은 산업용 시트, 화면 보호 필름, 케이스, 신발, 인조가죽, 의류 소재 등 다양한 분야에 활용될 것으로 기대된다.

□ 임 연구원은 “친환경 열가소성 폴리우레탄에 대한 기존 연구와 차별화하기 위해 바이오매스 기반 지방족 이소시아네이트의 함량비를 달리하여 화학적, 열적, 기계적 특성을 면밀히 평가했다”고 강조했다. 그런 다음 이러한 특성을 석유 기반 열가소성 폴리우레탄의 특성과 비교했습니다.” 그는 자신의 연구를 통해 개발된 바이오매스 기반 열가소성 폴리우레탄이 특히 고기능성 섬유 소재의 다양한 분야에서 상용화되어 널리 활용되기를 낙관적으로 희망했다.

□ 본 연구는 산업통상자원부 '소재부품기술개발사업'과 한국산업기술평가관리원의 지원을 받았습니다. 또한, 이러한 연구가 구체화되는 데에는 과학기술정보통신부의 'DGIST 기관사업'이 결정적인 역할을 했다. 이번 연구 결과는 응용고분자 분야 전문 국제저명저널인 '저널 오브 어플라이드 폴리머 사이언스(Journal of Applied Polymer Science)' 7월호 표지논문으로 게재됐다.