환경친화적, 미래 에너지 부분에 초점 맞춰 프로젝트 진행
최근 20년 가까이 폐타이어 재활용에 관한 연구를 집중 수행해 왔다는 경상대 유기탄성체 연구실은 폐기물 재활용 분야 연구에서는 세계적으로 단연 독보적인 곳이다. 공과대학 신소재공학부 고분자공학과에 속해 있는 유기탄성체 연구실은 주로 고분자가공을 중점 연구하고 있다. 특히 고무 공학 분야에 세계적인 명성을 가지고 있는 실험실 중 하나로 평가받고 있다는 점이 시선을 끈다. 김진국 교수는 연구실 소개에 대한 질문을 받자 “유기탄성체 연구실은 정부기관과 기업과의 프로젝트를 수행하고 있으며 정부가 자본을 후원하고 기업이 이곳 실험실에 연구를 의뢰해 프로젝트를 수행하고 있다”며 “현재 정부가 후원하는 이 실험실 프로젝트는 환경친화적인 부분과 미래 에너지부분에 초점을 맞추고 있다”고 설명했다.
또한 타 대학과는 달리 학생들과 기업인들이 이곳 실험실을 자주 방문해 한국고분자산업에 기술 교환을 이끌어 나가고 있는 것도 눈길을 끄는 대목이다. 이곳 유기탄성체 연구실에서는 정부의 후원아래 여러 가지 기업들과 프로젝트를 진행하고 있다. 그 중 몇 가지를 소개하면 ‘폐식물성오일 기반 바이오 탄성체의 제조기술 개발’이라는 타이틀로 친환경적이며 지속 가능한 성장을 추구하는 최근의 변화 속에 제품을 개발, 생산해 2015년경 화학제품의 15%가 석유산업으로부터 대체될 수 있는 연구의 기반구축을 위하여 노력하고 있다. 또한 ‘고차단성 탄성소재 구조제어기술’ 이라는 타이틀로 원천 기술 개발에 의한 고차단성 탄성소재를 개발해 미래 산업계의 요구와 규제에 대응하고자 준비하고 있다.
특히 ‘이산화탄소기반 PPC 폴리올 개발 및 이를 이용한 폴리우레탄 및 계면활성제 개발’ 이라는 타이틀로 진행하고 있는 연구는 부생가스를 이용한 녹색기술로 원천 기술 확보가 가능해 국가 성장과 녹색기술을 대표하는 정부정책과도 부합하는 과제로 관심을 모으고 있다. 이밖에도 ‘자동차용 방진고무용 실리콘계 합성고무개발’, ‘기능성 실리카 함유 친환경 타이어 소재 개발’ 등 여러 가지 프로젝트를 진행하고 있다.
폐타이어를 이용한 고무플라스틱 복합소재 제조실용화 기술 개발
김진국 교수팀은 그 결과 폐타이어를 이용해 연간 1,000톤 규모의 고무플라스틱 복합소재(TPV)를 양상화하는 공정을 세계 최초로 개발해냈다는 것. 이 놀라운 성과는 크게 세 가지로 나눌 수 있는데, 먼저 상온법을 이용한 분쇄기술인 폐타이어 미분쇄기술을 개발해냈다. 나아가 압풀식 폐고무분쇄장치를 세계 최초로 개발해 특허화했다. 이는 연속식 공정이기 때문에 생산성을 크게 향상시킬 것으로 기대를 모으고 있다. 또한 초음파 개질장치를 고안해 초음파를 적용한 새로운 고무개질기술을 개발, 양산화 제품에 적용하기도 했다. 그리고 폐타이어 겿贊철澯뵈?복합소재 재활용화하는데도 성공했다. 이 연구는 산업적인 측면에서 폐기물 자원화에 따른 상품경쟁력 제고를 가져올 것으로 기대된다.
폐기물 자원화에 따른 상품경쟁력 한 차원 제고
또한 자동차의 재활용률을 높임으로써 수출 규제에 때한 대비책도 마련할 수있다. 자동차 산업은 우리나라의 기반산업이다. 그러나 ‘토탈 리사이클 제도’에 따라 자동차를 재활용하지 않으면 수출제재 조치를 받는다. 그러므로 재활용을 하지 않고서는 제작을 원만히 할 수 없으며 폐타이어를 재활용함으로써 수출규제에 대비해 국가 경쟁력을 높일 수 있을 것으로 기대된다. 기술적 측면에서는 새롭게 개발된 개질기술이 환경기술뿐 아니라 부품 및 소재 기술의 원천기술이 된다는 점에서 여러 가지 파급효과가 기대된다. 그리고 폐타이어의 처리를 경제성이 가장 좋은 분말가공법을 이용한다는 점에서 폐타이어로 인해 발생하는 환경적인 문제를 해결하는 환경적 측면에서의 기대효과도 불러 올 수 있다.
이곳 연구팀이 개발한 기술들은 기존 제품의 생산시간을 반으로 줄이는 등 생산성 향상에 큰 기여를 하고 있다. 또한 원천 기술을 바탕으로 새로운 소재인 폐타이어와 플라스틱을 혼합해 반영구적으로 사용가능한 열가소성가황체(TPV) 제조기술의 메커니즘을 규명, 소재 제조 및 시제품 완성을 거쳐 현재 양산화 준비와 함께 생산을 추진하고 있다. 개발된 열가소성탄성체 소재는 보도블록뿐 아니라 캐스터, 휠, 주차블록, 도로안전용품 등으로 제품화돼 폐기물 재활용 분야의 고부가가치성 상품화를 주도하고 있다. 고무플라스틱 소재(TPV)는 현재 사용되고 있는 플라스틱 수지 또는 고무의 대체원료로 응용될 예정인데, 원유의 전량수입에 의존하고 있는 국내 실정에서 수입대체 효과를 볼 수 있을 것으로 기대된다. 현재 우리나라의 TPV 시장은 연간 약 1만 7,000톤으로 이중 절반 이상이 수입(연간 수입액 225억)에 의존하고 있는 실정이다. 때문에 이 연구성과는 국가적인 자원수입 감소는 물론 폐기물을 이용한 제품 경쟁력 상승에 이바지할 것으로 보인다.
한국고분자산업을 선도하며 세계로 뻗어가는 연구실이 목표
김진국 교수는 향후 실험실 목표에 대해 “유기탄성체 연구실 졸업생들이 사회로 나아가 사회에서 필요한 인재로서의 역할을 활발하게 수행하고 또한 재학생들과의 활발한 기술 및 정보 교환을 통해 국제화에 앞장서서 한국고분자산업을 선도하여 세계로 뻗어나가는 연구실이 되도록 최선을 다하겠다”고 말했다. 연세대에서 화학공학 학사와 석사를 마친 김진국 교수는 1989년 미국 아크론대학교에서 고분자공학 박사학위를 취득한 뒤 그동안 뉴사우스웨일즈대학교(호주)교환교수, 북경화공대학교(중국)겸임교수, 미시건주립대(미국)연구교수, 중국 산둥대학교 및, 청도과학기술대학교 객좌교수 등 국제 협력 기반을 갖추고 있다. 를 거쳐 지난 1989년부터 경상대학교 교수로 재직하고 있다.
그동안 한국고무학회 부회장, 한국유기탄성체 연구회 회장,한국유변학회 이사, ACS Rubber Division 회원, 한국자원리사이클링학회 이사, 한국고분자학회 이사를 거쳐 현재 한국고무학회 회장을 지내고 2012년에 우리나라에서 국제 고무 컨퍼런스(IRC)를 유치하여 고무기술 글로벌 협력 체제를 구축하고 있다.
