▲ 재가공 및 재활용이 가능한 기능성 에폭시 비트리머 수지 디자인 (그림/자료제공=한국연구재단)  © 특허뉴스

국내 연구진이 재가공과 재활용이 가능하면서 범용 에폭시 수지에 비해 열전도도가 3배 가량 높은 새로운 에폭시 비트리머 수지를 개발했다.

한국연구재단은 경북대학교 여현욱 교수 연구팀이 고방열성*의 재가공 및 재활용이 가능한 방열 에폭시 비트리머 수지를 개발했다고 밝혔다.

대표적 열경화성 수지인 에폭시 수지는 뛰어난 물성으로 생활 전반에 흔히 사용되고 있으나 재가공 및 재활용 모두 불가능한 특성으로 인하여 자원 낭비, 환경 오염 문제를 야기하고 있다. 

새로운 유형의 열경화성 수지인 비트리머가 십여 년 전부터 개발 및 보고되고 있지만, 대부분의 기존 연구는 물리/화학적 특성이 결여되는 경우가 대다수이며, 친환경성과 기능성이 양립하는 소재 개발에는 어려움이 있었다. 

여현욱 교수 연구팀은 첨단 고분자 물질에 요구되는 기능성의 하나인 열전도성 강화에 목적을 두고 새로운 물질 개발부터 진행했다. 이와 관련해 포논 산란의 억제가 가능한 고결정성 물질인 액정을 활용한 연구를 활발히 진행해 오고 있다. 

이 과정에서 얻은 아이디어를 발전시켜 2종류의 재가공과 재활용이 가능한 동적 가교 결합을 액정 물질에 도입하여 새로운 에폭시 비트리머를 개발할 수 있었다. 

이렇게 개발된 물질은 범용 에폭시 수지에 비하여 3배 가량의 열전도도를 나타냄과 동시에, 130도의 가열 공정만으로 특별한 물리/화학적 특성의 저하없이 용이하게 재가공이 가능한 것을 확인할 수 있었다. 

또한, 이들은 특정 조건에서 원료 회수와 재활용이 가능하였고, 재활용 과정에서 가교 밀도가 크게 증가하여 유리 전이 온도가 60도가량 대폭 향상되는 등 재활용 물질은 오히려 일부 특성이 강화되는 것을 확인했다. 

여현욱 교수는 “이번에 개발된 고분자 수지는 친환경 플라스틱이자 산업계에서 요구되는 높은 열전도성이라는 특성을 동시에 가지는 물질”이라며 “공정 최적화 등을 통해 실용화되면 전자산업계에서 방열 소재로 활용이 가능하다”고 설명했다. 

이번 연구의 성과는 재료분야 국제학술지 ‘어드밴스드 머티리얼즈(Advanced Materials)’에 2월 7일 게재되었다.