기능성 코팅제 관련 산업계가 가진 기술 한계 ‘극복’
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기능성 코팅제 관련 산업계가 가진 기술 한계 ‘극복’
  • 김미주 기자
  • 승인 2013.08.02 13:39
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“기능성 코팅제에서 나아가 의료용 코팅제 개발 예정”

1992년 건양대학교 화학공학과의 개설과 함께 설립된 기능성 코팅 연구실에서는 Sol-gel process와 같은 화학적 방법을 사용하여 다양한 기능성 코팅용액을 제조해 안경렌즈, 유리, 플라스틱과 같은 소재에 고굴절률, 고경도, 친수성, 광변색, 내지문성과 같은 기능성을 부여하는 코팅용액의 개발을 연구하고 있다. 또한 앞으로 의료용으로 사용될 수 있는 코팅용액 제조에 관한 연구를 진행할 예정으로 산업계뿐만 아니라 의학계까지 그 영향력을 넓혀나가고 있다. 

다양한 기능성 코팅용액 제조로 관련 사업계의 애로기술 해결

 

김서림 방지 코팅, 굴절률 향상 코팅, 광변색 코팅, 정전기 방지 코팅 등과 같은 플라스틱 및 유리 표면의 기능성 향상에 관한 연구를 주로 수행해 온 송기창 교수의 기능성 코팅 연구실에서는 관련 산업계의 애로 기술을 다루고, 논문 발표도 산업계의 연구자들이 비교적 접근하기 쉬운 화학공학 국문지에 주로 발표해 업계로부터 큰 호응을 받고 있다. 

김서림 방지용 창유리 및 안경렌즈, 콘텍트 렌즈, 전자 패키징 재료, 수술용 기구 등에서 친수성 코팅 기술을 사용하여 김서림 현상을 제거하는데 계면활성제를 플라스틱 표면 위에 단순히 도포하는 수준이어서 친수성의 지속시간이 짧다는 문제점이 있다. 이에 송기창 교수는 소수성 고분자 필름의 친수성을 향상시키기 위해 장기지속성을 보이며 우수한 친수성을 보이는 유-무기 혼성 코팅용액을 Sol-Gel법으로 합성하여 산업계 현장 애로 기술을 해결하는데 도움을 준 바 있다(J.Sol-Gel Sci. Techn. 27, 53(2003)). 또한 현재 PC 표면을 보호하기 위해 많이 사용되는 실리카계통의 하드코팅제는 빛의 간섭현상에 의한 간섭무늬가 표면에 나타나는 등 광학특성상의 문제가 있어 이를 해결하고자 투명 PC의 표면 하드코팅제로 고굴절률을 보이는 유-무기 혼성 하드코팅 용액을 Sol-Gel법을 이용해 제조했다(Korean Chem. Eng. Res. 45(4) 335(2007)). 뿐만 아니라 실란커플링제인 glycidoxypropyl trimethoxysilane과 vinyltriethoxysilane을 출발물질로 하여 Sol-Gel법에 의해 유-무기 혼성 용액을 제조해 광변색 코팅에 관한 산업계의 관심을 끌었다(Korean Chem. Eng. Res. 47(4) 430(2009)).    

한편, 플라스틱은 가볍고 성형이 비교적 자유스러우나 전기적으로 절연성에 가까워 정전기를 띄게 되는데 이는 가공성형 중에 생산능률을 떨어뜨리며 계측기의 고장을 일으키고 통신기기에 잡음을 일으키는 등 많은 문제를 야기시킨다. 이를 제거하기 위해 유성 폴리우레탄 코팅제를 사용해 대전방지제로 제조하고 있는데 유기용제가 다량 함유되어 화재의 위험성 및 VOC 방출로 건강 및 생산성 저하, 환경 유해성 문제가 동반된다. 
 

 
이를 해결하기 위해 송기창 교수는 수분산 폴리우레탄 용액(PUD)을 합성한 후 이 용액에 이온전도성을 부여할 수 있는 알카리 금속염인 LiClO4, NaClO4, KClO4 을 첨가해 환경친화적인 대전방지용 코팅용액을 제조하였다. 알카리 금속염의 첨가량이 증가될수록 코팅 도막의 표면저항은 감소하였지만 PUD에 같은 양의 알카리 금속염이 첨가될 경우에는 LiClO4>NaClO4>KClO4의 순서로 코팅 도막의 이온 전도도가 우수했다. 또한 수분산 폴리우레탄 수지의 화학구조를 변경함으로 대전방지 특성을 개선하고자 시도했다. 향후 이 연구(Korean Chem. Eng. Res. 50(3) 427 (2012)) 기술은 화학 및 전자산업에 효과적으로 활용될 수 있을 것으로 기대돼 제23회 과학기술우수논문상(2013)을 수상하였다. 송기창 교수는 “지금까지는 화학 산업에 사용되는 기능성 코팅제 개발 연구에 주력했는데 2014년부터는 건양대학교에 전국 최초로 신설되는 의료신소재학과로 소속을 옮겨 건양대학교 병원 및 의대와 함께 인체에 무해한 접착제와 의료용 코팅제 개발에 주력할 예정”이라고 밝혔다. 

 


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