건국대 고문주 교수팀, 재활용 가능 고강도 바이오 복합소재 개발

건국대학교는 공과대학 고문주 교수(화학공학과) 연구팀이 자원 순환 재활용 가능한 고강도 바이오 물질 기반 신개념 복합소재를 개발했다고 16일 밝혔다.

이번 연구는 9월 5일 친환경 화학 공학 분야 국제 학술지 ‘ACS Sustainable Chemistry & Engineering(IF=8.4)’ 표지논문으로 게재됐다. 논문 공동 제1저자는 홍지예 석사과정생과 홍영기 박사과정생이며 교신 저자로 고문주 교수가 참여했다. 논문명은 ‘Robust Biobased Vitrimers and Its application to Closed-Loop Recyclable Carbon Fiber-Reinforced Composites’다.

연구팀 관계자는 “탄소섬유 강화 플라스틱 등 복합소재는 우수한 기계적·열적 성능을 바탕으로 항공 우주·자동차·풍력 블레이드 등 다양한 분야에 적용되지만 복합소재 매트릭스로 사용하는 열경화성 수지는 재활용이 불가하기 때문에, 환경 오염·자원 낭비 등 문제점을 해결하는 게 과제였다”고 설명했다.

건국대 공과대학 고문주 교수 연구팀, 왼쪽부터 고문주 교수, 홍영기 박사과정생, 홍지예 석사과정생.

자원순환 재활용 가능한 바이오 복합 소재 연구도식.

고문주 교수팀은 이같은 문제를 해결하기 위해 재가공·재활용 가능한 고강도 신규 바이오 기반 비트리머 고분자를 개발했다.

이번 연구에서 개발한 고분자 수지는 석유화학이 아닌 ‘바이오’ 기반이다. 기존 복합소재에 응용하는 수지와 비슷한 높은 성능을 보이면서도 상온·상압 조건에서 친환경 용매인 물과 에탄올을 사용해 쉽게 분해돼 재활용할 수 있다. 또 재활용·재가공 후에도 우수한 성능을 유지하고 효과적으로 탄소 섬유 강화 플라스틱에 다시 적용 가능할 수 있다.

고문주 교수는 “이번 연구 결과는 미래 사화를 위한 ‘지속가능 기술’”이라며 “다양한 산업 분야에 적용할 수 있어 복합소재 폐기물 저감과 자원 낭비, 환경 오염 문제 해결에 기여할 것으로 기대된다”고 말했다.