금오공대 연구팀, 재활용 가능한 탄성체 합성연구 성공

국립금오공과대학교(총장 곽호상)는 고분자공학과 최청룡 교수 연구팀이 포항공대 김진곤 교수, 광운대 이기원 교수 연구팀과 함께 천연자원으로부터 재활용 가능한 탄성체 합성 연구에 성공했다고 8일 밝혔다.

이에 따라 폐플라스틱 등의 완전한 재활용과 친환경 고분자 소재 개발에 대한 기대가 높아졌다.

연구팀은 동식물에서 추출되는 천연물인 리포산(lipoic acid)으로부터 고분자를 합성하는 기술과, 합성된 고분자를 특정 조건에서 해중합을 통해 모노머(monomer; 단량체)로 100% 전환할 수 있는 기술을 확보했다. 

고분자를 재활용하거나 100% 분해해 다시 원료로 제조하는 것은 미래 지구환경을 위해 필요한 연구다. PET 병은 어느 정도 재활용에 성공했지만, 고무(탄성체)와 같이 고분자 사슬이 서로 가교된 열경화성 물질은 일반적으로 재활용이 불가능한 것으로 알려져 있다. 이 경우에는 고분자 사슬을 화학적으로 완전히 끊어내 경화 이전으로 분해(해중합)하는 것이 최선이며 도전 과제다.

이번 연구는 가교 결합으로 이뤄진 기존의 고분자 탄성체는 재활용이 불가능하다는 한계를 넘어, 동식물로부터 유래한 리포산 기반의 고분자 탄성체는 화학적으로 재활용 가능함을 검증했다. 

  

또 이 탄성체를 전도성이 있는 탄소나노튜브(Carbon Nanotube; CNT)와 결합해 신축성 및 전도성을 가진 유연 전극(Stretchable electrode)으로 구현하고, 탄성체의 해중합을 통해 리포산과 탄소나노튜브를 완벽히 분리하는 과정을 반복해도 유연 전극의 특성이 변하지 않는다는 점을 보여 재활용 가능성을 확인했다

이번 연구의 논문 제목은 ‘Biomass-derived closed-loop recyclable chemically crosslinked polymer composites for green soft electronics’로, 화학공학분야의 저명 국제학술지‘Chemical Engineering Journal(JCR 상위 3%, IF 15.1)’의  'Green Circular Economy' 특집호에 3월 29일자로 게재됐다. 

공동 제1저자인 금오공대 강나원(고분자공학과 석사과정) 학생은 “친환경 고분자 소재 및 폐플라스틱 재활용 기술을 활용해 우리가 살아가는 환경에 보다 도움이 될 수 있도록 관련 분야의 개선점과 발전에 초점을 맞춰 연구를 이어가겠다”고 말했다.

연구를 주도한 최청룡 교수는 “많은 사람이 관심을 가지는 플라스틱·고무·섬유 등의 고분자 오염을 획기적으로 저감할 수 있는 방안이 될 것으로 생각한다”며 “석유화학 추출물이 아닌 천연자원 기반의 100% 재활용이 가능한 친환경 고분자 소재 개발에 크게 기여할 것”으로 기대했다. 

이 연구는 한국연구재단 우수신진연구자사업과 리더연구자사업, 광운대의 지원으로 진행했다.