화학연, 독성 용매 대신 물 기반 폴리이미드 제조
공정온도 100도 낮춰 에너지 절감..상용제품과 동일성능
공정온도 100도 낮춰 에너지 절감..상용제품과 동일성능
한국화학연구원은 원종찬·김윤호·박종민 박사 연구팀이 독성 유기 용매 대신 물을 용매로 사용해 고온 내구성과 높은 강도를 갖춘 폴리이미드 제조 기술을 개발했다고 15일 밝혔다.
폴리이미드는 우수한 내열성과 기계적 강도, 화학적 안정성을 지닌 고분자 소재로, 디스플레이와 반도체, 항공우주 등 첨단산업에 폭넓게 쓰인다. 최근에는 반도체와 전자기기 수요 증가로 전 세계 폴리이미드 시장은 연평균 7% 이상 성장을 기록하고 있다.
하지만, 폴리이미드는 독성 유기용매를 필수적으로 사용해 제조하기 때문에 환경 오염과 인체 유해 문제를 안고 있다. 또한 중합 공정 온도가 350도 이상으로 높아 에너지 소비가 많고, 생산 단가도 높다.
연구팀은 물 기반 중합 공정을 개발해 폴리이미드를 친환경적으로 합성하는 데 성공했다. 기존 기술 대비 공정 온도를 250도 이하로 낮추면서 기존 유기 용매 방식을 적용해 상용화된 폴리이미드 제품과 동일한 수준의 물성을 확보했다.
특히 물을 반응 용매로 사용해 합성 재료의 원가를 10% 이하로 대폭 낮추고, 독성 유기용매 처리를 위한 증류 회수시설이 필요없다. 공정 온도도 기존 350도 이상에서 250도로 낮춰 30% 이상 에너지 소비를 줄일 수 있다.
연구팀은 관련 기술을 배터리 음극 바인더와 절연 소재로 활용해 산업체에 이전했다.
원종찬 화학연 박사는 "환경과 경제성을 동시에 만족시키는 혁신적 친환경 공정기술로, 폴리이미드 소재뿐 아니라 고성능 고분자 소재에 널리 활용할 수 있을 것"이라고 말했다.
이 연구결과는 국제 학술지 'ACS 지속가능한 화학&엔지니어링(10월)' 표지 논문과 '케미컬 엔지니어링 저널(7월호)'에 각각 실렸다. 이준기기자 bongchu@dt.co.kr
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