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한국화학연구원, 차세대 리튬금속전지 상용화 앞당기는 원천기술 개발

에너지·환경분야 최고 권위지 “Energy & Environmental Science”의 뒷면 표지논문으로 선정한국화학연구원(원장 이규호) 김동균 박사 연구팀은 서울대학교 화학생물공학부의 이종찬 교수 연구팀과의 공동연구로 차세대 리튬금속전지의 성능 및 안전성을 모두 확보할 수 있는 겔고분자전해질 첨가제 원천기술을 개발했다.리튬이온전지는 노트북, 휴대폰 등의 전자 제품에 널리 쓰이고 있으나 용량과 수명 문제로 전기자동차, 에너지저장시스템(ESS)1) 등의 적용에 어려움이 있다. 이에, 음극재에 흑연대신 리튬금속을 사용2)하는 리튬금속전지가 리튬이온전지를 대체할 수 있는 차세대 이차전지 중 하나로 주목받고 있다.그러나 리튬금속전지는 충·방전과정에서 리튬금속 표면에 나뭇가지 형태의 결정이 형성되는데, 이는 리튬금속전지의 수명을 단축시키고 내부단락3)을 일으켜 화재나 폭발 등 안전문제를 야기할 수 있어 상용화에 걸림돌로 작용해왔다.화학(연) 김동균 박사 연구팀과 서울대 이종찬 교수 연구팀은 나뭇가지 형태의 결정이 성장하는 것을 억제하기 위해 전지의 전해질과 관련된 새로운 기술을 개발했다. 기존 액체 전해질 대신, 불소계 겔고분자전해질4)에 보론나이트라이드5)를 소량(0.5%) 첨가하여 리튬금속전지의 수명과 안전성을 크게 향상시켰다. 연구팀은 보론나이트라이드를 2차원의 나노플레이크6)로 만들어 겔고분자전해질 내에 고르게 분산해 첨가하였으며, 두 물질이 잘 섞일 수 있도록 보론나이트라이드 표면에 겔고분자전해질과 유사한 불소계 고분자 사슬을 도입하였다. 이번 연구성과는 에너지·환경분야 최고 권위지인 “Energy & Environmental Science”의 2017년 9월호에 게재됐으며, 뒷면 표지논문으로 선정됐다.본 연구 성과가 게재된 Energy&Environmental Science 誌* 뒷면 표지* 세계 3대 화학회 중 하나인 영국 왕립화학회(RSC, Royal Society of Chemistry)에서 발행하는 세계최고 권위의 에너지·환경분야 학술지(2017년도 피인용지수 : 29.518) * 논문제목 : 2D boron nitride nanoflakes as a multifunctional additive in gel polymer electrolytes for safe, long cycle life and high rate lithium metal batteries리튬결정 성장을 막기 위해 기존에 쓰이던 기술은 고체 전해질을 써서 리튬결정이 뻗어 나오는 것을 물리적으로 막고, 리튬 양이온이 이동하는 비율을 상대적으로 높이는7) 기술이다. 그러나 이 기술은 제조공정이 복잡하고 이온전도도가 낮아 성능이 저하된다는 단점이 있었다. 전 세계적으로 이러한 단점을 극복하기 위한 여러 연구가 진행되었으나, 불소계 겔고분자전해질에 보론나이트라이드를 첨가하는 기술은 본 연구팀이 최초다. 불소계 겔고분자전해질에 보론나이트라이드를 0.5% 첨가하면 고체와 액체의 중간정도의 물성을 가지면서도 전해질의 특성을 단단하게 만들 수 있다. 따라서 이온 전도도는 높지만 결정의 성장을 막지 못하는 액체 전해질의 단점을 보완할 수 있고, 단단하긴 하지만 이온 전도도가 낮아 성능이 저하되는 고체 전해질의 단점 또한 보완할 수 있다.화학(연) 김동균 박사는 “이 연구를 통해 보론나이트라이드의 새로운 응용 가능성을 제시했으며, 특히 나뭇가지 형태의 리튬금속 결정성장을 효과적으로 제어하는 본 기술은 차세대 리튬금속전지 뿐만 아니라 리튬황전지, 리튬공기전지의 상용화를 크게 앞당길 수 있을 것이다”라고 연구의의를 밝혔다.1) 에너지저장시스템 : 발전 전력량이 사용량 대비 여유가 있을 때 전지 등에 저장해뒀다가 추후 필요할 때 공급하는 시스템. ESS는 에너지 이용효율 향상, 신·재생에너지 활용도 제고 및 전력공급시스템 안정화에 기여할 수 있다.2) 리튬금속 및 흑연의 이론용량은 각각 3860 mAh/g과 372 mAh/g이다. 3) 전위차를 갖는 회로 상의 두 부분(리튬전지의 경우, 음극과 양극)이 전기적으로 접촉되는 현상을 말한다. 이 때 접점에서 과량의 전류가 흐르고 열이 발생하여 심한 경우 화재나 폭발이 일어나기도 한다.4) 고분자 매트릭스 내 액체 전해액이 함침 되어있는 겔 상태의 전해질로, 액체 상태의 전해질과 달리 전해액 누액에 따른 배터리 손상 문제가 없으며 별도의 분리막을 사용할 필요가 없다.5) 붕소(B)와 질소(N)가 안정된 공유결합으로 결합되어 육각형(Hexagonal) 구조의 판상 형태를 가진 물질. 우수한 전기절연성, 열적·기계적 안정성 및 열전도성으로 인해 전자, 에너지, 우주/원자력, 및 바이오-메디칼 등 다양한 산업분야에서 응용연구가 진행되고 있으나, 리튬메탈전지용 겔고분자전해질 첨가제로의 응용은 제시된 바가 없었다.6) 2차원 판상구조의 보론나이트라이드는 붕소(B)와 질소(N)가 1:1로 화합하여 흑연과 거의 같은 결정구조를 갖고 있다. 물성적으로도 흑연과 유사한 점이 많아, 얇은 판상으로 박리된 보론나이트라이드는 백색 그래핀으로도 불린다. 나노크기의 보론나이트라이드를 박리시키는 공정을 통해 보론나이트라이드 나노플레이크를 얻는다.7) 전해질에 전류를 통하면 리튬 염(salt)의 음이온은 양극으로 양이온은 음극으로 이동하고, 두 이온 공동으로 전기를 운반한다. 이때 각 리튬 양이온이 전기를 운반하는 분담 비율을 리튬이온운반율이라 부르며, 이론적으로 이 값이 클수록 리튬금속 결정억제 효과가 있다.
이용우 2017-11-08
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손쉽고 간단한 ‘클릭 화학’… 새로운 합성법 찾았다

UNIST 홍성유 교수팀, 미국화학회지(JACS)에 ‘트리아졸’ 합성법 보고 마우스를 누르듯 간단하게 화합물을 얻는 ‘클릭 화학(click chemistry)’ 기술이 한층 진전되었다. 이를 통해 신약 합성이나 기능성 고분자 개발, 그리고 바이오 이미징 등 다양한 분야에 기여할 수 있을 것으로 예상된다.UNIST(총장 정무영, www.unist.ac.kr) 에너지 및 화학공학부의 홍성유 교수팀은 약물이나 고분자 등을 만드는 쓰이는 ‘트리아졸’ 구조를 얻는 새로운 합성법을 개발했다. 고온 및 유기용매를 쓰는 반응조건 대신 상온에서 물을 용매로 손쉽게 트리아졸을 만들 수 있어 주목받고 있다. 이 논문은 화학분야의 세계적인 학술지에 해당하는 미국화학회지(JACS)의 8월 16일자 온라인 속보로 소개돼 현재 월간 최다 다운로드 논문 20편에 선정됐다. 논문의 정식 출판은 9월 6일자에 이뤄졌다. 트리아졸은 탄소(C) 2개와 질소(N) 3개가 고리 모양을 이루는 분자화합물이다. 3개의 질소원자가 어디에 위치하느냐에 따라 성질이 다른 트리아졸이 여럿 있다. 이중 한 종류(1,4-이치환된 1,2,3-트리아졸)는 2001년 노벨화학상 수상자인 칼 배리 샤플리스 박사가 개발한 합성법으로 손쉽게 만들어져 약학, 생물학, 재료과학 등 다양한 분야에서 활용되고 있다.샤플리스 박사는 구리(Cu)를 촉매로 쓰면서 아자이드(Azide) 분자와 알카인(Alkyne) 분자를 반응시켜 트리아졸을 만드는 방법(CuAAC)을 선보였고, 이처럼 쉽고 간편하게 화합물을 얻는 기술을 ‘클릭 화학’이라고 제시했다. 하지만 다른 구조의 트리아졸들을 상온에서 손쉽게 합성하는 기술은 최근까지 난제로 남아있었다.홍성유 교수팀은 이번 연구에서 ‘1,5-이치환된 1,2,3-트리아졸’을 클릭 화학으로 합성하는 방법을 제안했다. 샤플리스 박사처럼 아자이드 분자와 알카인 분자를 반응시키면서도 촉매로는 니켈(Ni) 기반의 물질을 쓴 것이다.▲ 기존 합성법과 홍성유 교수팀이 새로 개발한 합성법의 비교이번 연구에 제1저자로 참여한 김우겸 UNIST 화학공학과 석·박사통합과정 연구원은 “기존에 쓰이던 루테늄(Ru) 촉매기반 1,5-이치환된 트리아졸 합성법과 달리, 이번에 소개된 합성법은 상온에서 물을 용매로 쓰는 조건에서도 반응이 효율적으로 진행된다”며, “생화학 연구나 나노물질 표면 기능화 연구 등에 널리 이용될 것”이라고 말했다.연구진은 또 이 반응을 이용해 다양한 트리아졸 유도체(derivatives)를 합성하는데도 성공했다. 이번 연구에 참여한 강미은 UNIST 화학공학과 석사과정 연구원은 “다양한 구조의 물질들이 쉽게 반응하는데다 생성물질을 분리하는 과정도 간단한 합성법”이라며, “앞으로 많은 후속 연구들이 이뤄질 것”이라고 예상했다.특히 이번 연구는 유기합성 분야에서 클릭 화학의 영역을 넓힌 것으로도 의미를 갖는다. 의료나 재료 분야에서 활용되는 기초적인 물질을 쉽고 간편하게 만들면 신약이나 신소재 개발 등이 한층 빨라질 수 있다.홍성유 교수는 “이번 연구는 1,5-이치환된 1,2,3-트리아졸 합성에 부족했던 한 조각의 퍼즐을 찾은 연구였다”며, “샤플리스 박사가 개발한 구리 촉매기반의 트리아졸 합성반응과 더불어 의화학과 바이오 이미징 등의 응용분야에 적용이 가능할 것”이라고 기대했다.▲ 이번 논문에 참여한 연구진 : 왼쪽부터 홍성유 교수, 이재빈 연구원, 강미은 연구원, 김우겸 연구원, 로데 얀우브 교수, 이정하 연구원 이번 연구는 UNIST 생명과학부의 강세병 교수팀과 UNIST 자연과학부의 기정민 교수팀, Jan-Uwe Rohde 교수팀, 최원영 교수팀, 영국 캐임브리지대 화학과의 Goncalo J. L. Bernades 연구팀들과 공동으로 진행했다. 연구지원은 한국연구재단과 산업통상자원부를 통해 이뤄졌으며, 논문명은「Nickel-Catalyzed Azide–Alkyne Cycloaddition To Access 1,5-Disubstituted 1,2,3-Triazoles in Air and Water」이다.
이용우 2017-10-10
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바이오플라스틱 제품 개발동향 및 물성 DB 분석

Ⅰ. 서론 석유계 화학소재는 인류의 삶을 윤택하고 편리하게 해주었지만, 화석원료 자원은 유한하며 유가 상승에 따라 원료비가 계속해서 상승하고 있다. 산업화 이후로 화석원료 사용은 계속해서 증가하였고, 이에 따른 이산화탄소 배출량도 급격히 상승하였다[그림 1]. [ 그림 1. 화석연료 연소에 의한 이산화탄소 배출 추이1)]이로 인해 지구온난화 문제와 같은 환경문제가 야기되고 있으며 이에 대한 관심이 높아지고 있다. 전 세계 온실가스 감축을 위해 2015년 파리기후변화협약이 체결되었으며, 이에 따라, 미국, 유럽과 같은 선진국은 이산화탄소 배출 규제를 강화하고 있고, 기존 화석원료 자원에 대한 의존도를 낮출 수 있고 온실가스를 저감할 수 있는 바이오화학 산업에 대한 수요가 늘고 있다. 바이오화학 산업(White Biotechnology, Industrial Biotechnology)이란 바이오매스를 원료로 사용하거나 생산 공정에 효소 또는 미생물을 이용해 화학제품을 제조하는 산업으로, 석유 의존형 화학 산업에서 탈피해 바이오 의존형 지속성장이 가능한 화학 산업을 일컫는다.2)바이오화학 산업의 일환으로 식물유래 원료 사용 및 생분해성 제품 개발 등이 이루어지고 있다. 식물유래 원료를 사용함으로써 석유 자원의 사용량을 줄일 수 있으며 이산화탄소 배출량을 억제할 수 있다. 또한 생분해성 제품은 자연계에 존재하는 미생물에 의해 생분해되기 때문에 매립지에서 수거할 필요가 없고 친환경적이다.바이오화학 산업의 영역으로는 바이오케미칼, 바이오연료, 바이오플라스틱이 있다. 본 심층보고서에서는 화학소재정보은행 지식정보(최신뉴스, 기술/시장동향) 자료를 기반으로 하여 바이오화학 산업 중 바이오플라스틱의 시장동향과 제품개발 현황에 대해 설명하고, 화학소재정보은행이 제공하고 있는 물성 DB 중 바이오플라스틱 제품에 대해 분석하고자 한다.Ⅱ. 바이오플라스틱의 정의 바이오플라스틱(Bio-Plastic)이란, 기존의 화석연료로 생산되는 플라스틱의 보완재 또는 대체재로 떠오르고 있는 친환경적인 플라스틱 원료 및 제품으로서 유래와 성질에 따라 크게 생분해성(Bio-degradable) 바이오플라스틱과 바이오매스(Bio-mass) 플라스틱으로 구분할 수 있다. [ 표 1. 바이오플라스틱의 분류 및 특성3), 4) ]생분해성 플라스틱은 폐기 후 쉽게 분해되지 않는 일반 플라스틱 소재와는 달리, 세월이 지나면 박테리아, 곰팡이와 같은 미생물이나 분해효소의 작용을 통해 물이나 이산화탄소로 완전히 분해된다. 따라서 생분해성 플라스틱은 사용 후에 회수 및 처리할 필요 없이 땅 속에 매립할 수 있으며, 연소시키더라도 발생열량이 낮아서 유해물질이 방출되지 않는 친환경 플라스틱이다. 생분해성 플라스틱은 바이오매스(천연계) 또는 화석연료기반 화합물(석유계)로부터 생산된다. 천연계 생분해성 플라스틱으로는 PLA, TPS, PHA, AP, CA 등이 있으며, 석유계 생분해성 플라스틱으로는 PBS, PES, PVA, PCL, PBAT 등이 있다. 천연계 생분해성 플라스틱은 생분해성과 탄소저감 면에서 우수하다는 장점이 있으나 고가이며 물성면에서 불리하고, 유통 중 분해될 수도 있다는 단점이 있다.5) [ 표 2. 생분해성 고분자 분류 ]바이오매스 플라스틱은 기존의 화석연료가 아닌 재생가능한 자원인 바이오매스(biomass)를 원료로 이용하여 화학적 또는 생물학적 공정을 거쳐 생산되는 바이오플라스틱이다. 바이오매스란 지질 형성 및 화석화 과정을 거치지 않은 생물 유기체 자원을 뜻한다. 바이오매스 플라스틱으로는 전분계 플라스틱과 Poly(lactic acid)(PLA)가 대표적이다. [ 그림 2. 바이오매스 플라스틱 제품 라이프 사이클6) ]바이오매스 플라스틱은 기존 플라스틱 영역 전반인 산업재에서부터 가전, 일상용품에까지 다양하게 사용된다. 포장재료 중 음료수 병에는 재생 가능한 자원에서 얻은 소재를 이용한 바이오매스 플라스틱이 사용되고 있으며, 대표적인 사례로 ‘코카콜라’가 있다. 코카콜라는 2010년 바이오매스 플라스틱을 이용한 PlantBottle을 소개하였다. 2014년 말 코카콜라가 발표한 친환경 보고서에 따르면, 출시이후 5년간 약 250억 개 이상의 PlantBottle이 공급되었으며, 사탕수수와 사탕수수 공정 폐기물로 만든 PET가 30%까지 포함된 병이 40개국에 공급되었다. 코카콜라는 2020년까지 모든 PET병을 PlantBottle로 사용하는 것을 목표로 하고 있다.7)[ 그림 3. 코카콜라의 PlantBottle]Ⅲ. 바이오플라스틱 시장 동향 1. 해외 시장 동향석유화학 기반 플라스틱 소재가 대량으로 생산되고 있으며, 대부분의 플라스틱이 매립되거나 무단으로 폐기되어 생태계에 큰 위협이 되고 있다. 이에 따라 세계 주요 국가에서는 난분해성 플라스틱에 대한 규제를 시행하고 점차 강화하려는 추세이다[표 3]. [ 표 3. 세계 주요 국가 플라스틱 관련 규제 현황 ]중국 동북부 길림성에서는 비생분해성 쇼핑백과 음식물 용기사용 금지법을 2015년 1월 1일자로 시행하였다. 길림성의 정책에는 옥수수 생산과 공장밖에 없는 지역에 바이오소재 산업을 키우기 위한 강한 의지가 담겨있다. 2015년 상반기 동안 길림성은 PLA기반 제품 10개 제조 프로젝트를 온라인으로 관리하였다. 게다가 9개 지역 공장에서는 기존 플라스틱 제품 생산을 PLA기반 쇼핑백과 식품용기 생산으로 변경하였다. 길림성은 첫 6개월 동안 기존 플라스틱 제품 2천 톤 이상을 PLA기반 제품으로 대체하였다.8) 프랑스 국회는 2015년 지속성 개발과 에너지 변환에 대한 친환경 관련법을 채택하였다. 이 법에는 프랑스 에너지의 원자력 의존도를 줄이려는 계획 외에도, 재생에너지(2030년까지 40%)와 탄산가스 배출절감(2030년까지 -40%)과 같은 범위의 입법제안이 포함되어 있다.9)이러한 추세에 따라 세계 바이오플라스틱 시장규모도 점차 증가하고 있는 것으로 나타났다. 독일 베를린에서 개최된 제11회 유럽 바이오플라스틱 컨퍼런스에서 공개된 유럽 바이오플라스틱 시장자료에 따르면, 세계 바이오플라스틱 산업의 생산용량은 2016년 410만 톤에서 2021년 610만 톤으로 증가될 것으로 예측된다. [ 그림 4. 전 세계 바이오플라스틱 생산량 현황 및 전망 ]응용분야별로 살펴보면, 포장은 2016년 바이오플라스틱의 총량 중 40%에 해당하는 160만 톤을 차지하는 분야로서 바이오플라스틱의 최대 시장이다. 또한 발표된 보고서에 따르면, 소비재(22% 또는 90만 톤), 자동차 및 운송기기(14% 또는 60만 톤)와 같은 분야에서 바이오플라스틱의 사용이 증가하였음을 알 수 있다. 또한 건설 및 건축 부문에서는 기술 성능 플라스틱이 사용되는 분야에서 바이오플라스틱의 사용(13% 또는 50만 톤)이 증가한 것으로 나타났다. PLA, PHA 및 전분 혼합물과 같은 생분해성 플라스틱의 생산용량 또한 꾸준히 증가하고 있으며, 2016년 90만 톤에서 2021년 130만 톤으로 증가할 것으로 예측된다. 유럽은 2021년까지 세계 바이오플라스틱 생산능력의 약 25%를 차지할 것으로 보인다.10)바이오플라스틱에 대한 제조업체들의 관심도 더욱 커지고 있는 추세이다. 전 세계 첨가제 제조회사들은 산화생분해성(oxo-biodegradables) 플라스틱에 집중하기 위해 산업연합을 형성하였다. 산화생분해성 플라스틱 연합(OBPF, Oxo-biodegradable Plastics Federation)은 2016년 2월 발표를 통해 앞으로 산화생분해성 플라스틱 산업체의 의견을 한 목소리로 내는 역할을 할 것이라고 전했다. 회원사로는 Add-X Biotech(스위스), EKMDevelopments(독일), EPI(캐나다), Wells Plastics Ltd.(영국), Willow Ridge Plastics Inc.(미국)이 있다. OBPF는 산업 전반에 걸쳐 산화생분해성 제품의 적절한 사용을 촉진하기 위한 국제 협력단체이다. 이 단체는 과학기술 잡지에 논문을 제출할 수 있는 능력을 갖출 것이며, ASTM에 부합하는 표준에 대한 최신화 작업을 진행 중에 있다.11)2. 국내 시장 동향국내에서도 친환경 플라스틱 시장이 점차 확대되고 있다. 정부 주도로 2008년부터 바이오화학 기술의 개발 사업을 추진하고 있으며, 2012년에는 바이오화학 산업 지속성장을 위한 바이오화학 육성전략을 수립한 바 있다. 바이오화학 육성전략을 통해 석유화학 강국인 우리나라의 경쟁력을 바탕으로 우수한 국내 발효기술을 접목하여 시너지를 극대화 한다는 기본방향을 세우고, 바이오/화학기업 연계를 통한 시너지 창출과 경쟁력 강화를 주요 내용으로 하는 ‘2020년 세계 5위 바이오화학 강국’ 비전을 제시하였다.[표 4. 2013년 ~ 2015년 바이오산업 분야별 수급 변화 추이12)]국내 바이오화학 산업은 시장규모 자체가 매우 작게 형성되어 있다. 2017년 바이오협회가 발표한 국내 바이오산업 실태조사(2015년 기준) 자료에서 바이오산업 총생산 중 바이오화학이 차지하는 비중은 6.8%에 불과한 것으로 나타났다. 더욱이 여기에는 바이오화장품 및 생화화학 제품과 바이오농약 및 비료, 그리고 바이오플라스틱이 모두 포함되어 있는데, 이 중 바이오화장품과 바이오농약 등의 생산액을 빼면 바이오플라스틱의 생산은 사실상 미미하다. 그러나 Freedonia Group(2011)에 의하면, 국내 바이오플라스틱 규모는 일본과 중국의 수요증가에 힘입어 2018년 4만 톤까지 성장할 것으로 전망되었다. 이는 아시아 전체시장의 6%에 해당하는 수준이다.한국바이오협회의 실태조사에 의하면, 2015년도 우리나라 바이오산업 생산규모는 총 8조 4,607억 원으로 전년(7조 6,070억 원) 대비 11.2% 증가하였으며, 지난 3년간(2013~2015) 연평균 6.41% 증가했다.Ⅳ. 바이오플라스틱 제품 개발 및 기술 동향 1. 해외 기술 동향스페인에 기반을 둔 플라스틱 기술센터 Aimplas는 금속촉매 없이 대체에너지를 사용하여 PLA를 제조할 수 있는 혁신적인 방법을 개발하였다. 유럽에서 진행된 프로젝트인 Innorex에 참여하여 폴리프로필렌의 대체재로서 기존 재료보다 200% 더 강한 저항성을 가지며 물성이 향상된 PLA를 발견하였다. 이번 개발의 핵심기술은 Lactide로부터 Polylactic acid(PLA)를 생산하기 위한 반응기로서 압출기를 사용한 것이다. 연구팀은 반응성 압출공정을 통한 개환중합(Ring-Opening Polymerisation, ROP)을 사용하여 PLA를 제조하였다.13)[ 그림 5. 물성이 개선된 Polylactic acid(PLA) ]The main innovation saw the use of an extruder as a reactor of produce polylactic acid (PLA) form lactide.IBM 연구소와 스탠포드 대학교 연구자들은 야자수와 사탕무 같은 식물 원료를 기반으로 하여 식기 및 의료기기 등 일반 소비자용 플라스틱 제품을 만드는데 도움을 줄 수 있는 촉매를 발견하였다. 지금까지는 식물기반 원료를 생분해성 플라스틱으로 변환시키는 공정에 중금속이 사용되었다. 비록 소량이 사용되지만, 이와 같은 중금속은 제거하기가 어렵고, 재료에 남아 있으며 오랜 시간이 지나도 분해되지 않는다. 연구팀이 개발한 새로운 촉매는 유기물질이며, 식물을 플라스틱으로 변환시키는 데에 요구되는 에너지를 낮춰 준다. 이 촉매는 중금속을 함유하지 않으며, 시간이 지나면 생분해성 플라스틱처럼 자연환경에서 분해된다. IBM의 연구자는 “이 발견에서 흥미로운 점은 식물을 생분해성 일반 소비자 플라스틱으로 변환시키는 저렴한 방법을 찾은 것이며, 재활용 플라스틱의 대안을 제공할 수 있게 된 것이다”라고 말했다.14)바이오플라스틱 중 생분해성 음료 컵 또는 채소 포장지로 사용되고 있는 polylactic acid(PLA)는 이미 우리 일상생활에서 한 부분을 차지하고 있다. 그러나 아직까지 PLA는 기존의 석유기반 플라스틱 전반에 대한 대안으로는 고려되고 있지 않는데, 이는 생산비용이 많이 들기 때문이다. 이에 따라 표면화학과 촉매 KU Leuven센터의 연구원들은 더 간단하면서도 폐기물이 없는 PLA생산 공정을 개발하였다.15) 바이오플라스틱 PLA는 사탕무나 사탕수수를 포함하는 재생원료로부터 유래된다. 발효로 인해 설탕이 라틱산(lactic acid)으로 변하고 이를 이용하여 PLA를 제조한다. PLA는 자연환경에서 몇 년 후면 분해되는 생분해성 고분자이다. PLA를 수집하고 적절하게 분류하면 산업적으로 퇴비로 사용하거나 재활용할 수 있다. 또한 PLA는 생체친화성이므로 의료용(수술용 봉합사 등)으로 적합할 뿐만 아니라 3D프린팅용으로 적합한 플라스틱 중 하나이다. 그러나 PLA는 석유화학기반 플라스틱에 비해 가격이 비싸기 때문에 전반적인 대안이 되지 못하고 있다. PLA생산 공정은 여러 중간단계를 거치기 때문에 가격이 비싸진다. 첫 단계로 라틱산을 반응용기에 주입하고 고온 진공에서 프리-플라스틱(pre-plastic)로 변환시킨다. 낮은 품질의 프리-플라스틱은 PLA제조 성분으로 사용된다. 다시 말해, 최종으로 고품질 플라스틱을 만들기 전에 먼저 저품질의 플라스틱을 생산하는 것이다. PLA가 친환경 플라스틱이지만, 제조공정 중 여러 중간단계에 금속이 필요하며 폐기물이 발생된다. 이에 따라 KU Leuven센터 연구팀은 석유화학 개념을 바이오매스에 응용하여 새로운 기술을 개발하였다. 연구팀은 촉매로 다공성인 제올라이트를 사용하여 반응기 내의 화학공정을 촉진시키고 조절하였다. 촉매의 다공 모양과 같은 특정형태를 택하여 제올라이트 다공에 맞지 않는 큰 크기의 부산물을 만들지 않고 라틱산을 직접 PLA 원료로 변환시킬 수 있었다. 이 방법은 기존의 기술에 비하여 여러 가지 장점이 있다. 금속을 사용하지 않고, 폐기물을 적게 발생시키며, 더 많은 PLA를 생산한다. 또한 공정을 줄일 수 있기 때문에 공정비용이 저렴하다.16)2. 국내 기술 동향업계에 따르면, 국내 화학업체들은 친환경 바이오플라스틱 제품군을 확대해 나가고 있다. SK케미칼은 바이오 소재로 만든 생분해성 플라스틱 폴리유산(PLA)부터 옥수수와 같은 곡물 등 자연유래 물질을 기반으로 만든 바이오플라스틱 ‘에코젠’ 등 소재 기술력을 바탕으로 다양한 제품군을 선보이고 있다. 고기능성 플라스틱에 바이오 물질을 섞어 친환경적일 뿐만 아니라 우수한 내열성과 내화학성도 갖추고 있다. 에코젠은 BPA(bisphenol-A)가 없는 특성을 바탕으로 환경호르몬에 민감한 유아용 제품 제조에 적용되며, 막걸리 잔 및 주방 가전제품 제조에 사용되기도 하였다. SK케미칼은 계속해서 바이오플라스틱 개발을 추진하고 있으며 독일 뒤셀도르프에서 열린 세계 최대 플라스틱 박람회인 ‘K 2016’에서도 바이오 코폴리에스터 에코젠을 전시하였다.효성의 경우 옥수수로 원사를 뽑아 만든 친환경 섬유(PTT BCF)로 친환경 카 매트를 만들어 기아차 쏘울 전기차에 공급하였으며, 이 섬유는 기존 나일론에 비해 이산화탄소 배출량이 63%가량 줄어드는 장점이 있다. 효성은 이외에도 사탕수수에서 에탄올을 추출해 만드는 친환경 원사(바이오 패트 BCF)도 만들고 있으며, 이는 석유기반 PET에 비해 이산화탄소 배출량이 10~15%가량 줄어든다.17)친환경 건축자재에 대한 수요가 늘어남에 따라 LG 하우시스는 바닥재와 벽지 제품에 옥수수를 원료로 한 식물성 수지인 PLA(Poly Lactic Acid)를 적용하였다. 이러한 친환경 건축자재는 PVC기반 제품에 비해 환경호르몬 및 유해물질 방출이 적기 때문에 수요가 계속해서 늘어나고 있다.18)또한 최근 국내 연구진이 미역과 같은 해조류로 인체에 무해한 친환경 바이오플라스틱을 제조하는 기술을 세계 최초로 개발했다. 박진병 이화여대 교수 연구팀은 녹조류나 미세조류 등에서 쉽게 채취할 수 있는 지방·지방산을 원료로 사용해 고성능 엔지니어링 플라스틱 등을 만들 때 쓰는 ‘증쇄 카복실산’이란 물질을 친환경적으로 생산하는데 성공했다.19) 원래 이 물질은 자연적으로는 존재하지 않아 200~300℃ 이상 고온에서 독성물질을 이용해 제조되기 때문에 위험하고 제조과정에서 환경오염물질이 다량 배출된다는 단점이 있었다. 하지만 이번에 개발된 기술은 상온에서 생물체의 효소기능을 기반으로 한 합성기술을 활용하기 때문에 상대적으로 환경 유해요소가 적게 발생하는 것이 특징이다. 원료로 사용되는 해양 녹조류의 가격이 저렴하다는 것 또한 장점이다. Ⅴ. 화학소재정보은행 DB 내 바이오플라스틱 소재 구축 현황환경문제 해결 및 자원보전이 점차 중요해지고 있는 추세에 따라 바이오플라스틱의 중요성 및 활용이 확대되고 있다. 이에 따라 화학소재정보은행에서도 물성 DB에 바이오플라스틱 소재를 등록하여 제품 및 물성 정보를 제공하고 있다. DB에 등록된 바이오플라스틱 제품은 총 141개로 주로 해외기업의 제품이 등록되어 있다. Eastman社의 제품이 66개로 가장 많았으며, 그 다음으로 NatureWorks, UNITIKA 등 순으로 구축되어 있다. 총 12개 회사의 바이오플라스틱이 구축되어 있으며, 제조사별 구축 제품 수는 [그림 6]과 같다.[ 그림 6. 화학소재정보은행 DB 내 바이오플라스틱 구축 현황 (제조회사별) ]소재분류별로 살펴보면, 셀룰로오스로계 바이오플라스틱이 51%로 가장 많은 비율을 차지하였으며, 그 다음으로 PLA(32%), Polyester계(9%), Poly(hydroxyl alkanoates)계(7%), 기타 천연 고분자계(1%)순이다[그림 7]. PLA계에는 PLA/PP 컴파운드, PBAT/PLA 등이 포함되어 있다.[ 그림 7. 화학소재정보은행 DB 내 바이오플라스틱 구축 현황 (소재 분류별) ]DB 내 구축된 바이오플라스틱 제품에 대해 용도별로 분석해 본 결과는 [그림 8]과 같다. 가정잡화 분야가 20%로 가장 많았으며, 의료용품 및 위생용품(12%), 문구(10%), 자동차(10%), 장난감(9%), 스포츠, 레저(9%), 휴대폰 하우징(9%) 등 다양한 분야에 바이오플라스틱 제품이 사용되고 있는 것을 알 수 있다. 구축된 바이오플라스틱 제품의 특성 분포를 살펴보면, 고내열성(20%), 치수안정성(18%), 투명성(14%), 고광택성(14%), 고경도성(14%), 내충격성(8%) 순으로 나타났다.[ 그림 8. 용도 분류별 바이오플라스틱 구축 현황(좌) 및 특성 분류별 구축 현황(우) ]열가소성 플라스틱 중 바이오플라스틱의 파단 시 인장강도 범위는 21~90 MPa([그림 9])이었으며, 이를 제외한 일반 열가소성 플라스틱의 파단 시 인장강도는 1~600 MPa로 분포하였다. 연구개발을 통해 바이오플라스틱의 물성이 점차 개선되고는 있으나 아직 기존 플라스틱에 비해 강도 및 내충격성 등이 부족하기 때문에 기존의 플라스틱을 대체하여 널리 사용되기 위해서는 물성개선은 계속해서 해결해 나가야 할 부분 중 하나이다.[ 그림 9. 바이오플라스틱의 파단시 인장강도 범위 ]Ⅵ. 결론 본 보고서에서는 화학소재정보은행 지식정보(최신뉴스, 기술/시장동향) 자료를 기반으로 하여 바이오플라스틱의 시장동향 및 제품개발 현황에 대해 살펴보았다. 지구온난화와 같은 환경문제와 석유화학기반 원료고갈과 같은 자원문제가 점차 심각한 현안으로 부각되고 있으며, 전 세계가 지속 가능한 발전을 위한 친환경 소재에 대해 관심을 갖고 관련규제 및 제품개발을 실행하고 있는 것을 확인할 수 있었다. 난분해성 플라스틱에 대한 규제가 점차 강화되고 있으며, 바이오플라스틱 시장규모는 점차 확대되어 2021년 전 세계 바이오플라스틱 생산규모는 610만 톤에 달할 것으로 예상된다.또한 화학소재정보은행이 제공하고 있는 물성 DB 중 바이오플라스틱 제품에 대해서도 살펴보았다. 셀룰로오스계(51%) 및 PLA계(32%) 소재 기반의 바이오플라스틱 제품이 전체의 약 80%를 차지하고 있는 것을 알 수 있었으며, 고내열성, 치수안정성 등의 특성을 갖는 제품들도 개발되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 그러나 기존 플라스틱을 대체하여 사용하기 위해서는 내열성, 가공성, 내충격성 등 물성을 더욱 개선해야 하는 상황이며, 그 외에도 가격경쟁력 확보, 가공기술 개발 및 표준화, 규격기준 개선 등을 통해 바이오플라스틱의 활성화가 이루어져야 할 것으로 보인다.< 참고문헌 >1. IEA(2015), Key trends in CO2Emissions2. 한국경제신문, 한경 경제용어사전3. 한국바이오소재패키징협회4. LG케미토피아5. 한국바이오플라스틱협회6. Yamaha Motor Co., LTd.7. European Plastics News, “Coca-Cola sustainability report highlights PlantBottle usage”, 2 October, 2014 8. Plastics News Europe, “Chinese government intervention paves the way for bioplastics”, July 20, 20159. Plastics News Europe, “French law introduces measures to strengthen bioplastics market”, July 24, 201510. Plastics News Europe, “Global bioplastics industry growing steadily”, November 30, 201611. Plastics News Europe, “Additive manufacturers form trade group for oxo-biodegradables”, February 2, 2016 12. 한국바이오협회, 국내 바이오산업 실태조사, 201713. Plastics News Europe, “Aimplas PLA project achieves breakthrough”, August 24, 201614. Plastics News Europe, “IBM scientists discover chemical catalyst for cheaper, biodegradable plastics from plants”, August 17, 2016 15. “Shape-selective zeolite catalysis for bioplastics production” Science, 03 Jul  2015 : Vol. 349, Issue 6243, pp. 78-80 16. Nanowerk News, “Producing biodegradable plastic just got cheaper and greener”, July 6, 201517. 디지털타임스, 2014.12.1818. LG 하우시스 지속가능경영보고서 201519. 디지털타임스, 2016.11.29자료제공 : 소재종합솔루션센터(www.matcenter.org), 화학소재정보은행(www.cmib.org) 지식정보 심층보고서
이용우 2017-09-28
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고분자복합재료 성형공정 기술개발 동향

Ⅰ. 서론 복합재료란 성분이나 형태가 다른 두 종류 이상의 소재가 거시적으로 서로 간에 구분되는 계면을 가지도록 조합되어 유효한 기능을 가지는 재료를 일컫는다. 그러나 두 종류 이상의 재료가 미시적으로 조합되어 균일성을 가지는 합금들은 복합재료라 하지 않으며, 복합재료는 구성소재들 사이에 거시적으로 경계면을 가지고 있다는 점이 합금과 다르다. [ 표 1. 복합재료와 합금재료의 차이점 ]단일 구성소재로서 구현하고자 하는 기능이 발현될 수 없을 경우 이종간 또는 그 이상의 재료를 조합 및 복합화하여 구현하고자 하는 기능이 부여된 것을 말한다. 복합재료는 사용된 바인더(Binder) 또는 기지(Matrix)에 따라 고분자기지 복합재료, 금속기지 복합재료, 세라믹기지 복합재료 및 탄소기지 복합재료 등으로 분류된다. 이러한 요소들로 구성된 복합재료는 일반적으로 층상 복합재료, 입자강화 복합재료, 섬유강화 복합재료 등으로 구분할 수 있다.[ 그림 1. 복합재료 제조공정 개념도 ]복합재료는 기지재의 종류에 따라 금속, 세라믹, 고분자 등 소재 간 결합에 의해 기존 소재의 한계를 뛰어 넘는 소재를 디자인하는 것이다. 전형적인 복합재료 제조에 대한 개념에서 최근 새로운 복합재료 제조로 나노고분자 복합재료 등도 이슈가 되고 있다.복합재료로서 개선할 수 있는 특성은 강도 및 강성도, 내식성, 피로수명, 내마모성, 충격특성, 내열성, 전기 절연성, 단열성, 경량화, 외관 등을 들 수 있다. 이러한 특성이 동시에 모두 개선되는 것은 아니고 목적에 맞게 필요에 따라 선택하여 쓸 수 있으며, 최근 복합재료가 신소재로서 가장 주목 받고 있는 특성은 비강도 및 비강성이라고 할 수 있다. 본 논고에서는 현재 자동차분야에서 이슈가 되고 있는 탄소섬유 복합재료 제조에 초점을 맞추어 기술하였다.Ⅱ. 고분자 성형공정 개요 1. 섬유강화 복합재료고분자 복합재료 중 가장 중요한 “유리섬유 강화 플라스틱”인 속칭 FRP(GFRP 혹은 GRP : glass fiber reinforced plastics)는 약 50여 년 전인 1942년에 미국에서 개발되었다.초기에 “불포화 폴리에스테르 수지”를 “유리섬유(glass fiber)”로 보강한 재료로서 기존의 금속이나 목재, 석재 등에 대치되는 새로운 소재로서 등장한 것이다.섬유강화복합재료의 장점은 비강도가 크므로 가볍고 강하며, 성형성이 양호하여 의장설계상의 자유도가 크다. 또한 내약품성이나 내열성이 우수하며 전기 절연성이 있고 전파를 투과한다. 그리고 재료, 성형법 등의 선택에 의해 투광성을 가지게 할 수 있다그러나 섬유강화복합재료는 탄성계수가 작으며, 내열성이나 난연성이 떨어진다. 또한 성형속도가 늦으며 표면에 손상이 생기기 쉬운 단점을 갖고 있다.산업기술의 고도화 및 정밀화가 진행됨에 따라 새로운 공업재료가 요구되어 새로운 복합화 기술의 연구가 성행하게 되었고, 그 결과 이러한 복합화 기술을 기반으로 한 신종 복합재료의 개발이 성황을 이루게 되었다. 즉 1960년대에 들어서면서 텅스텐 섬유(W-fiber), 붕소섬유(Boron-fiber) 혹은 휘스커(whisker) 등의 금속 및 무기 화합물계와 유기섬유계인 아라미드섬유(Aramid fiber) 등이 새로운 강화재로서 등장하게 되었다. 새로 등장한 강화재들은 종래의 유리섬유보다 강도, 탄성 등 기타 물성이 월등히 뛰어난데다 기지재(matrix) 수지도 EP, PPS, PES, PEEK, PAI 및 PI 등 새로운 것이 나오게 되어 이들을 복합화해서 얻어지는 제품의 성능이 지금까지의 GFRP보다 우수한 성능을 발휘하게 되었다.[ 표 2. 형태에 따른 섬유강화재 분류 ]2. 섬유강화복합재료의 원재료섬유강화플라스틱 및 복합재료의 원재료는 보강섬유와 기지재료(Matrix)로 나뉜다. 복합재료의 보강재는 주로 연속섬유를 사용한다. 역사적으로 유리섬유가 가장 오래된 보강섬유이나, 최근 그 사용빈도 및 중요성이 증가하고 있는 것은 탄소섬유(graphite fiber 또는 carbon fiber)라 할 수 있겠다. 그밖에 Kevlar로 대표되는 aramid 섬유가 널리 쓰이며, 사용빈도가 적거나 특수 목적으로 boron섬유와 silicon carbide 등의 ceramic섬유 등도 쓰이고 있다.보강섬유가 하중을 견디는 요소라면, 이들 각각의 섬유를 제자리에 고정시켜 구조적인 모양을 이루기 위해서는 기지재료의 필요성이 절대적이다. 또한 전단하중(shear stress)일 때에는 주로 기지재료가 하중을 지탱하므로, 그 기계적 성질이 매우 중요하며, 파괴진행에 결정적인 영향을 미친다. 또 대부분의 섬유가 외부요소(열, 화학물질 등)에 대해 안정되어 있으므로, 이러한 외부요소에 대한 기지재료의 저항성이 중요한 경우가 많다. 기지재로는 에폭시 수지가 최신 복합재료에 쓰이고 있으며, 아직 불포화 폴리에스테르 수지(unsaturated polyester resin)도 일반 복합재료의 상당한 부분을 차지하고 있고, 고온용으로는 phenol, polyimide 수지와 알루미늄 등 금속이 쓰이며, 최근에는 열가소성 수지도 많이 사용되고 있다.수지의 함침을 증가시키기 위해 수지의 낮은 점도와 수지 유동거리(수지 탄소섬유에 함침 거리) 단축을 위해 열가소성 수지를 필름이나 분말 형태로 미리 섬유 사이에 배치하는 방법과 열가소성 수지의 전구체 상태에서 탄소섬유에 함침하는 방법 등이 검토되고 있지만, 비용과 생산성에 문제가 있다.계면 접착력 향​​상을 위해 탄소섬유의 사이징 처리 등 다각적인 방법이 연구되고 있으나 수지의 비용 상승, 탄소섬유 메이커의 기술유출 등 때문에 개발이 쉽지 않은 상태이다.일반적으로 CFRP에는 수지에 열경화성 수지를 이용한 CFRTS(탄소섬유강화 열경화성 플라스틱)과 열가소성 수지를 이용한 CFRTP(탄소섬유강화 열가소성 플라스틱)의 2 종류가 있다. 또한 열경화성 수지로는 에폭시, 열가소성 수지로는 PP 나 PA 등이 사용되고 있다.CFRTP는 CFRTS에 성형 시간이 짧고, 재활용하기 쉬운 것으로 알려져 있으나 열가소성수지는 용융 점도가 높아 탄소 섬유 내에 함침이 어려운 문제가 있다. 일부 열가소성수지는 탄소 섬유와 결합을 형성하는 작용기가 적기 때문에 계면 접착력이 약하다. 그래서 CFRTS에 비해 물성(비강성, 비강도)이 낮은 주원인 중 하나로 작용하고 있다. 또한 충격 흡수 및 고강성 부품에 적용하기 위해 많은 연구가 필요하다. 특히 난연성이나 자외선 열화 등도 해결해야 할 문제이다.[ 표 3. CFRTS와 CFRTP 비교 ]3. 섬유 기재/수지 함침·중간 소재(프리프레그)CFRP에 사용되는 탄소섬유에는 연속섬유 및 단섬유(불연속 섬유)가 있다. 연속섬유가 기계적 물성 및 경량화 효과는 크지만 수지의 유동 및 성형이 어렵기 때문에 생산성이 낮다. 이러한 문제를 해결하기 위해 테이프 또는 직물에 수지를 함침시켜 사용하고 있으며, 이것을 프리프레그(중간기재)라고 부른다. 프리프레그는 AC, PCM 프레스 방법 등으로 성형되고 있다. CFRTS의 프리프레그는 도레이, 도호테낙스, 미스비시, SKC 등 여러 업체가 취급하고 있다. CFRTP의 프리프레그는 독일 Bond-Laminates(독일 LANXESS의 자회사)와 TenCate 이외에 최근에는 테이진, 마루하치 등이 취급을 시작하였으나 적용실적이 있는 것은 Bond-Laminates과 TenCate의 것이다. TenCate(네덜란드)는 ETEX¢ç(열가소성 복합재료)를 Airbus A350과 A380, Boing 787 등에 적용하고 있다.Ⅲ. 최신 성형공정 개발동향 CFRP의 성형법에는 오토클레이브(AC), 오븐 성형법(semi prepreg, Resin Film Infusion), Filament Winding(FW), Resin Transfer Molding(RTM), Vacuum assisted RTM(VaRTM), Prepreg Compression Molding(PCM), 사출성형법 등이 있으며 [표 4]에 각종 성형법의 특징을 간략하게 나타내었다.[ 표 4. CFRP 성형방법]1. AC 성형법AC 성형법은 적층한 연속섬유(한 방향 직물(평직·능직) 다축기재)에 열경화성 수지를 함침시킨 중간기재(프리프레그)를 적층하여 오토클레이브와 오븐 속에서 가열·가압하여 수지를 경화시켜 성형하는 방법이다. AC 성형법은 성형시간이 2~4시간으로 길고, 연간 몇 만개의 생산능력이 요구되는 자동차분야에서의 적용은 다소 어렵다.[ 그림 2. Autoclaver 성형(Lexus LFA Supercar 제작)]2. RTM 성형법(하이사이클, HP-RTM, Surface-RTM, T-RTM)AC 성형법보다 성형시간과 설비 투자비용을 절감한 것으로, RTM 성형법, VaRTM 성형법이 있다. RTM 성형법은 금형 내에 적층한 연속섬유를 넣은 후 금형을 닫고 수지 주입구로 열경화성 수지를 주입하고 열을 더하는 것으로, 탄소섬유에 수지를 함침시켜 성형하는 방법이다.VaRTM 성형법은 RTM 성형법과 다르게 하형 금형 위에 적층한 연속섬유를 놓고 이를 플라스틱 필름 등으로 봉인하여 진공 흡입한 후 하형 틀에만 수지를 주입하고 열을 가하는 것으로, 탄소섬유에 수지를 함침시켜 성형하는 방법이다. VaRTM는 RTM보다 코스트가 낮으나 성형시간은 길다. RTM 성형시간이 1~2시간에, VaRTM의 성형시간은 4시간이다.[ 그림 3. VaRTM의 성형 모식도 ]일반 RTM 성형법은 AC 성형법보다는 시간을 단축하고 있지만, 자동차의 양산에 대응하려면 상당한 성형시간 단축이 필요하다. 성형시간의 대부분을 차지하고 있는 수지의 함침 경화시간을 단축하기 위해 새로운 수지 개발 및 수지 주입법 등의 개선 등이 이루어지고 있으며, 성형시간을 10분 정도까지 단축한 하이 사이클 성형기술과 최소 2분까지 성형시간을 단축할 수 있는 HP-RTM 성형법이 등장하고 있다.[ 그림 4. RTM 공법을 적용한 쿠페 모노코크로 ]2.1 하이 사이클 일체 성형기술하이 사이클 일체 성형기술은 도레이와 닛산이 공동으로 개발한(2003~2008년) 성형방법이다. 몰드 당 월 약 3,000개의 제품을 성형할 수 있는 시스템이다. 경화시간이 짧은 수지의 개발과 고속 수지 주입을 위한 다점 동시 주입법, 자동성형 시스템 등의 개발을 통해 기재배치부터 탈형까지 약 10분 이내에 제품을 생산할 수 있는 시스템이다.[ 표 5. 하이 사이클 일체 성형기술 ]RTM 성형은 양산성이 좋은 방법이지만, 성형시간은 160분정도 소요된다. 160분 가운데 125분은 수지함침 및 경화에 소요되는 시간이며, 성형시간을 10분 이내로 단축하기 위해서는 함침시간을 3분, 경화시간을 5분으로 줄일 필요가 있다. 이를 위해 함침에 필요한 유동성을 3분간 유지하면서 5분 내에 경화를 완료할 수 있는 속경화수지의 개발이 필요하다.[ 그림 5. 하이싸이클 RTM 개발 컨셉 ]속경화수지는 도레이에서 새로 개발한 에폭시를 사용하였다. 일반적으로 에폭시 수지는 CFRP의 함침수지로서 내열성, 역학특성의 밸런스가 좋고, 탄소섬유와의 접착성이 좋기 때문에 많이 사용되고 있다. CFRP용 에폭시 수지는 통상 100~180℃에서 60~120분의 성형조건으로 경화가 이루어지고 있다. 경화시간을 단축하기 위한 속경화형 에폭시 수지도 있지만, 프리폼에 수지를 함침시키는데 필요한 유동시간이 짧기 때문에 CFRP용으로 이용하기 곤란하다. 도레이는 유동성을 3분으로 유지하면서 5분에 경화를 완료할 수 있는 새로운 에폭시 수지를 개발했으며, 수지의 개발 컨셉은 경화후반의 반응을 빠르게 하면서 경화초기에 점도 상승을 억제하는 방법이다. 즉 경화후반에 반응이 빠른 음이온 중합 연쇄이동반응을 병용하는 방법이었다. 2.2 고압 수지 트랜스퍼(HP-RTM) 성형법고압 수지 트랜스퍼(이하 HP-RTM) 성형법은 일반 RTM 성형법보다 더욱 고압(6~10MPa)에 수지 주입을 실시하는 것으로, 수지 주입시간 등을 단축하는 방식이다. HP-RTM 성형법은 일반 RTM 성형법보다 평면의 평활성이 우수하다.BMW의 i3의 골격부품 제조에서 HP-RTM 성형법이 이용되고 있다. 이 성형시스템은 독일 Dieffenbache(프레스) 및 독일의 Krauss Maffei(수지 주입기) 및 Fraunhofer ICT가 공동 개발한 것이다. [그림 6]에 Dieffenbacher HP-RTM 시스템을 나타내었다. [ 그림 6. HP-RTM 프로세스 ]이 시스템은 프리폼 적층, 프레스, 마무리까지의 공정을 자동화한 것이다. 전후공정을 포함하여 4~5분 주기로 성형이 가능하며, 기존에 비해 대폭적인 단축과 비용절감을 실현하고 있다. 사용된 수지는 HP-RTM 성형에 적합한 저점도 수지로 Dow Automotive Systems(Dow VORAFORCE™과 Cytec(XMTR50 : 두 액상 에폭시 수지계)가 사용되었다.2.3 Surface resin transfer mold-ing process(Surface-RTM)HP-RTM 성형법은 탄소섬유와 수지의 선열팽창률 차이가 크고, 수지 마감에 따라 섬유패턴 표면에 요철이 발생한다. 이 부분을 개량한 기술로서 Surface-RTM 시스템이 등장하고 있다. 이것은 Dieffenbacher(프레스), Krauss Maffei(수지 주입기), Zoltek(탄소섬유 Panex¢ç 35 50K) Henkel(폴리우레탄 chemistry) Chomarat(중간기재) Rühl Puromer(폴리우레탄 코팅) Alpex, Mühlmeier 및 Roding Automotive 등의 공동개발에 의한 것이며, Dieffenbacher에서 시스템이 판매되고 있다. 이것은 이미 A급의 표면 평활성을 실현하고 있으며, 표면처리 없이 도장을 할 수 있다.  [ 그림 7. Surface resin transfer molding process 적용 제품, Roadster R1 ](출처 : Krauss Maffei 및 Zoltek Home Page)2.4 Thermoplastic RTM process (T-RTM ; 열가소성 수지 RTM 성형)열가소성 수지를 이용한 RTM 성형기술은 유럽의 자동차 업체, 기계 제조업체, 재료 업체들 중심으로 진행되어 왔다. 현재 실용화되고 있는 것은 유리섬유를 이용한 것이지만, 탄소섬유 적용을 위한 개발도 Krauss Maffei 등이 연구개발하고 있다.T-RTM 성형법은 열경화성 수지를 주입하는 대신 열가소성 모노머를 촉매 및 활성 물질과 함께 주입하고, 금형 내에서 중합하는 방법이다. T-RTM 과정에서 ε-카프로락탐 모노머(epsilon-caprolactam monomer)에서 PA6 중합이 주목 받고 있다. 카프로락탐은 매우 낮은 점도이며, 약 30초 만에 수지를 함침하는 것이 가능하다. ε-카프로락탐 모노머 및 촉매 활성제가 들어간 2개의 탱크를 100℃로 가열하여 특수 믹싱헤드(150℃ 가열)에 의해 RTM 성형용 금형에 주입 시 중합(2~5분)이 이루어진다. 그러나 저 점도수지이기 때문에 금형에서의 누설 및 중합 시의 수분과 산소를​​차단해야 하는 기술적인 문제점 등이 있다.3. 프레스 성형법(프리프레그, 중간 기재 사용) 프레스를 이용한 압축성형기술은 성형가공에 있어서 일반적인 제조법으로 불연속 섬유 + 열경화성 수지를 이용하는 SMC 성형법이나 연속 섬유 + 열경화성 수지를 사용하는 PCM 성형법,  또한 열가소성 수지를 이용하는 성형법 등이 있다.3.1 열경화성 수지 이용■ SMC 성형법SMC 성형법은 탄소섬유(불연속 섬유) 및 수지로 이루어진 시트 상 물질(sheet molding compound)을 이용하는 프레스 성형기술이며, 도요타 LFA의 C에 적용되고 있다. 성형 사이클이 빨라 양산에 적합하며, 리브, 보스, 인서트 나사 등의 동시 성형이 가능하다는 장점이 있다. 그러나 탄소섬유 본래의 강도, 강성이 충분히 발휘되지 못하고, 또한 평활성이 부족한 문제가 있다.■ PCM 성형법PCM 성형법은 SMC 성형법과는 달리 연속 섬유 프리프레그를 이용하고, 또한 3~10MPa의 고압에서 프레스한다. RTM 성형법은 탈형을 쉽게 하기 위해 재료 자체에 이형제를 함유하고 있다. 따라서 이형제의 작용에 의해 잘 새로운 부품을 접착할 수 없는 경우가 있다. PCM 성형법은 복잡한 형상이나 벌집 성형이 어렵다. 또한 성형품의 크기도 3㎡가 한계이다. 루프, 본넷 등 대형부품의 성형에 사용하고 있다■ 기타Forged Composite(TM) Lam borghini 및 Callaway Golf가 2010년에 공동개발(발표)한 복합 구조 신소재이다. 한 평방인치 당 50만개 이상의 탄소섬유가 합쳐진 성형방법으로는 짧은 탄소섬유를 금형에 핫 프레스하는 방법이다. 복잡한 구조로도 쉽게 성형 가능하다. 이 기술은 Lamborghini의 Sesto Elemento에서 모노콧 구 언더 사이드와 서스펜션 암의 성형에 이용되고 있다.3.2 열가소성 수지 이용■ 테이진 열가소성 프레스 기술테이진은 프레스 성형에서 1분 이내에 성형하는 기술을 개발했다고 발표했다. 또한 이 성형 기술에 적합한 중간기재를 “Sereebo¢簾굡遮 브랜드로 출시하였다.모든 방향으로 강도가 동일하고, 모양, 설계 자유도가 높은 I 시리즈, 복잡한 형상부위에 대응하는 사출성형에 적합한 고강도의 펠릿의 P 시리즈가 있다. Teijin과 GM에서 공동 개발한 부품으로 성형시간은 60~80초이며 압축성형기로 성형하였다. 탄소섬유의 길이는 20㎜이상이고 나일론 6 수지를 사용하였다.[ 그림 8. Compression molding process ]■ 기타NEDO에서 2008년~2012년에 실시된 ‘지속 가능한 하이퍼 복합기술 개발’에 있어서, CFRTP 중간기재 및 성형기술의 개발이 실시되었다. CFRTP에서 해결해야 할 과제인 열가소성 수지의 함침성, 접착성을 향상시키기 위해 열가소성 수지 개선, 탄소섬유의 표면처리 기술, 생산성 및 부재로 가공성이 뛰어난 CFRTP 중간기재 재료를 개발했다.독일에서는 MAI carbon project에서 MAI Qfast project가 시작되어, 열가소성 수지를 이용한 프레스 성형기술에 관한 검토, 개발 등이 진행되고 있다. 참가업체는 Audi, BMW, BASF, Fraunhofer Institut für Chemische Technologie(ICT), Krauss Maffei 등이다.4. 프레스 성형법(직접 성형)프리프레그와 펠릿 등의 중간기재를 이용하지 않고 직접 성형하는 방법에 D-LFT/LFT-D(Direct Long Fiber Thermoplastic Molding Process) 성형법이 있다. 이것은 수지 및 탄소섬유를 라인에 배합하고 혼합 압출기에서 바로 사출압축 성형하는 기술이며, 짧은 성형시간에 부품을 제조할 수 있다.[ 그림 9. D-LFT 성형장비 ]5. 사출성형, 하이브리드 성형CFRTP 사출성형에서는 섬유길이를 유지하면서 어떻게 분산을 올릴 것인가가 중요하게 된다. 탄소섬유의 사출성형에 있어서의 강도유지의 방법으로 장섬유 펠릿의 사출성형에 의한 고강도화, 직접성형법에 의한 고강도화 등의 방향으로 개발이 진행되고 있다.독일 MAI carbon project의 MAI Qfast project에서는 범용부품 제조를 위한 사출성형 기술의 개발(수지 검토 등)도 이루어지고 있다.미국 DOE는 PNNL 주도로 ‘Predic tive Engineering Tools for Injection-Molded Long-Carbon-Fiber Ther moplastic Composites’라는 프로젝트에서 열가소성 복합재료제 구조(장섬유 사출성형)에서 최적의 섬유배향 및 길이의 분포를 예측하는 연구를 진행하고 있으며, 1 단계는 장섬유/PP, 장섬유/PA6, 2 단계에서는 복잡한 3D 형상을 형성하기 위해 1 단계에서 개발한 ASMI package를 이용하여 장섬유/PP, 장섬유/PA6에 따라 도요타 자동차 부품을 사출성형하여 예측의 검증을 실시한다.그 외, Kurauss Maffei와 ENGEL에서 선보이고 있는 하이브리드 성형기술이 K SHOW 2010(독일)에서 발표되었다. 연속섬유 열가소성 재료를 IR 히터로 가열하고, 이 형태로 이동하여 금형에 넣고 동시에 사출성형을 수행한다. 소요시간은 약 60초이다.사출성형 시 수지도 함께 용융되기 때문에 접착제 없이 접합되며 강도를 유지하면서 리브나 보스 등을 동시에 형성하고 복잡한 성형을 가능하게 한다.[ 그림 10. 열가소성 수지를 이용한 사출성형 ](BMW i3, Honeycomb crash absorption structure)Ⅳ. 결론 ◇ 자동차 환경규제, 자원보호 등 국제환경규제 대응을 위한 자동차산업 전반에 경량화 필요성이 확대되고 있다.◇자동차 경량화 효율이 가장 높은 방안으로 기존 소재 대체 새로운 소재 적용 및 관련 성형공법 개발이 활발히 이루어지고 있다.◇현재 CFRP의 성형법에는 오토클레이브(AC), Semi Prepreg, Resin Film Infusion, Filament Winding, Resin Transfer Molding, Vacuum assisted RTM, Prepreg Compression Molding, Prepreg Compression Molding, 사출성형 등 다양한 방법의 성형공정들이 개발되고 있다.◇성형시간 단축, 코스트 절감을 위해 속경화형 고분자 수지 개발이 필요하다.◇속경화형 에폭시 수지, 음이온중합을 이용한 열가소성 수지 개발 등이 이루어지고 있다.◇BMW의 i3 대량생산, i8 적용 및 일부 업체 적용(차체 일부 또는 내·외판 일부 등)에 의해 CFRP 수요가 증가할 것으로 예측된다.◇BMW 이외에도 CFRP를 주요 골격에 적용한 차량(EV)이 등장할 가능성이 크다.◇내·외판 부품 : 소량 생산 차종의 적용에서 대량 생산의 큰 차종으로 CFRP 적용이 될 것으로 예상된다.◇향후 열가소성탄소섬유복합재료(CFRTP) 적용 부품이 기대된다.◇성형시간의 단축, 재료가격의 절감, 수율 향상에 따라 CFRTS 성형품 가격하락이 예상된다. < 참고문헌 >http://www.velocite-bikes.com/carbon-fiber.html車載用 CFRP 世界需要豫測(2014 矢野經濟硏究所)BMW Home PageKrauss Maffei 및 Zoltek Home PageFraunhofer ICTDieffenbacher 및 Kurauss Maffei Home Page 일본 정밀공학회지 Vol 79, No10, 2013http://www.composite-integration.co.uk/about-rtm.php 자료제공 : 소재종합솔루션센터(www.matcenter.org), 화학소재정보은행(www.cmib.org) 지식정보 심층보고서
이용우 2017-09-28
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코오롱플라스틱, 건축용 거푸집 보강용 KompoGTe® Woven Sheet 개발

▲ Woven Sheet▲ 거푸집 구조열가소성 재생 소재를 활용하여 환경문제를 해결하는 동시에 건설 비용을 대폭 낮출 수 있어   코오롱플라스틱의 고강성 경량화 소재인 KompoGTe® 소재가 다양한 산업 분야에서 이목을 끌고 있다.KompoGTe®는 고강성 경량화 소재로서 자동차, 항공 우주와 같은 수송 산업과 전기전자 산업, 방위 산업, 건설 산업 등 다양한 Application 개발에 활용 되고 있다. 이러한 다양한 산업군 중 옹벽 구조물, 콘크리트 건물, 등 건축 및 토목용의 각종 콘크리트 구조물을 건설할 때 가장 많이 사용되고 있는 거푸집에 대한 개발도 진행되고 있다. 일반적으로 이러한 거푸집의 재료로는 목재, 철재, 알루미늄 등이 사용되어 왔으나 사용 수명, 가격 및 폐기 비용 등 여러 가지 문제들로 인해 재활용이 가능한 복합재료에 대한 관심도가 증가하고 있다.거푸집의 종류에는 유로폼, 테이블 폼, 갱폼, 터널폼, 알폼 등이 있으며, 코오롱플라스틱에서 개발 진행 중인 거푸집은 조립과 해체가 용이하고 무게가 타 소재의 거푸집보다 가벼워 작업성과 취급성이 우수한 유로폼 거푸집을 목표로 하고 있다. 유로폼 거푸집은 일반적으로 사용 전용 횟수가 10~15회 정도이나 콘크리트 타설, 거푸집의 조립 및 해체 작업 중 파손으로 인해 실제 사용 횟수는 4~5회 정도에 그치고 있다. 이러한 거푸집 수명 단축에 대한 문제점으로 인해 거푸집 폐기 비용과 신규 구입 비용이 발생하고 있고, 전체적인 건설 비용이 증가하고 환경적인 측면에서도 악영향을 미치고 있다. 소재는 열가소성 재생 소재를 활용하여 앞에서 언급한 환경문제를 해결하는 동시에 KompoGTe®의 뛰어난 강성을 더해 중량과 가격을 동시에 낮춰 건설 비용을 대폭 낮출 수 있게 되었다. 더불어 기존 플라스틱 유로폼 거푸집 대비 강도가 높아 건설 현장 작업자의 조립, 해체 작업으로 인한 파손 횟수를 대폭 감소시켜 불필요한 비용을 최소화 할 수 있는 특징이 있다.유로폼 플라스틱 거푸집에 활용되는 KompoGTe®는 재생 소재로 만들어진 제품의 물성을 대폭 증가시키기 위한 보강재로 사용하기 위해 9mm 폭의 UD Tape을 직조하여 시트화한 제품이다. 특히 인발성형(Pultrusion)으로 제조할 수 있는 UD Tape의 경우 수지와 섬유 간 계면접착력이 우수하고 분산이 양호하여 함침 성능이 뛰어난 장점이 있다. 따라서 높은 물성을 띄며 이를 이용하는 직조 시트의 경우 고객사의 요구 사항과 사용 환경에 따라 위사와 경사의 비율을 조절 할 수 있고, 연속 섬유의 특징과 함량 조절이 가능하여 광범위하게 적용할 수 있을 것으로 기대된다.코오롱플라스틱은 이러한 장점을 바탕으로 UD Tape와 Woven Sheet의 제조 기술력이 그 대상이 되는 다양한 산업군의 제품들로 확대할 것으로 예상하고 있다. 특히 자동차와 같은 수송 기계뿐 아니라 전기전자, 각종 산업용 부품의 경량화 트렌드에 맞춰 용도 적용할 수 있을 것으로 보며, 이를 통해 코오롱플라스틱의 비전인 Global Major Player로의 도약이 기대된다.  
강민정 2017-09-27
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화학(연), 태양광이용 이산화탄소로부터 유용한 화합물을 선택적으로 제조할 수 있는 새로운 탄소나노입자

- 햇빛으로 지구온난화가스를 자원화하는 탄소나노입자 광촉매 핵심 원천 기술 확보해- 국제 학술지 켐켓켐(ChemCatChem) 온라인판 표지논문으로 게재  ▲ 태양광을 이용하여 이산화탄소로부터 포름산을 선택적으로 제조하는 탄소 나노 입자 광촉매(Carbon Nanodot Photocatalyst) 인공광합성 시스템 논문표지 및 표지그림   ※ ChemCatChem : 2017년 8월 23일 표지논문(Cover Picture) 게재 - 논문명 : New Carbon Nanodots-Silica Hybrid Photocatalyst for Highly Selective Solar Fuel Production from CO2   한국화학연구원(원장 이규호)은 추가에너지 투입 없이 태양빛만을 이용해 지구온난화의 주범인 이산화탄소로부터 화학 공업의 주원료인 포름산만을 불순물 없이 선택적으로 생성하는 태양광 화학공장 인공광합성 시스템용 새로운 탄소나노입자 광촉매를 개발했다고 밝혔다.   ‘태양광을 이용하여 이산화탄소로부터 포름산*을 선택적으로 제조하는 탄소나노입자 광촉매(Carbon Nanodot Photocatalyst)를 이용한 획기적인 태양광 화학공장 인공광합성 원천기술’은 화학(연) 인공광합성연구그룹 백진욱 박사팀이 개발했으며, 촉매과학분야의 학술지 켐켓켐(ChemCatChem)**에 표지논문으로 게재되었다. * 포름산 (HCOOH) : 고무 제품생산, 섬유 염색, 세척제, 향료, 살충제 제조 공업 및 연료전지 등을 만드는 데 필요한 중요 화학물질. ** 켐켓켐 (ChemCatChem) : 유럽에서 발간하는 촉매 관련 화학분야에서 권위있는 저널로 화학·생물·나노 촉매를 주로 다루며, 격주에 한 번 출간됨. 본 논문은 온라인판 8월 23일에 게재되었음.   태양광 공장(Solar Chemical Factory) 인공광합성시스템은 무한 청정한 태양 에너지를 전환하는 가시광 광촉매와 원료물질 그리고 그에 합당한 효소만 넣어주면 고부가 정밀화학제품을 선택적으로 생산할 수 있는 획기적인 개념이다. ※ 참고 자료 1 : 태양광 화학공장 용어설명   백진욱 박사 연구팀은 2012년 그래핀 광촉매를 최초로 개발 이를 태양광 공장 인공광합성시스템을 활용하여 이산화탄소로부터 화학원료로 사용되는 포름산 제조에 이어 2014년엔 메탄올을 선택적으로 제조할 수 있는 원천기술을 세계 최초로 개발하여 각각 Journal of the American Chemical Society誌에 하이라이트 논문으로 게재한 바 있다.   금번 연구에서는 기존의 그래핀 광촉매보다 가시광선 영역을 잘 흡수하고 동시에 월등히 저렴하고 간편하게 만들 수 있는 새로운 탄소 나노입자 광촉매를 개발했다. 즉 백진욱 박사팀은 구연산과 요소 수용액을 마이크로파에 9분 반응시켜 탄소나노입자를 만든 후, 이 탄소나노입자와 실리콘을 결합해 새로운 실리콘-탄소 나노 입자 광촉매를 생성했다.  ▲ 태양광을 이용하여 이산화탄소로부터 포름산을 선택적으로 제조하는 탄소 나노 입자 광촉매(Carbon Nanodot Photocatalyst) 인공광합성 시스템 개념도   이번에 개발한 촉매는 안정적이며 아주 손쉽게 제조가 가능한 경제적인 새로운 형태의 고효율 실리콘-탄소 나노 입자 광촉매(Si-Carbon Nanodot Photocatalyst)다. 태양광에너지 만을 이용하여 이산화탄소를 직접적으로 전환하여 불순물 없는 포름산만을 100% 선택적으로 제조할 수 있는 획기적 인공광합성의 길을 제시하였다는 데 그 의의가 있다. ※ 참고 자료 2 : 태양광을 이용하여 이산화탄소로부터 포름산을 선택적으로 제조하는 탄소 나노 입자 광촉매 개념도, 논문표지 그림 및 인적사항  ▲ 태양광 이용 화합물 선택적 제조용 태양광 화학공장(Solar Chemical Factory)개념도   화학(연) 백진욱 박사는 “태양광 인공광합성시스템은 지구온난화 및 에너지 자원고갈문제를 한 번에 해결할 수 있는 획기적인 미래형 원천기술이다. 향후 태양광을 이용해 의식주 모두를 해결할 수 있는 새로운 개념의 상용화 가능한 태양광 공장(Solar Chemical Factory)을 건설하는 것이 목표”라고 포부를 밝혔다.    용어설명    1.「태양광 화학공장(Solar Chemical Factory) 인공광합성시스템」이란?   태양광 화학공장(Solar Chemical Factory) 인공광합성시스템이란 식물의 자연 광합성 작용에 착안한 것으로, 둘의 가장 큰 차이점은 식물의 광합성은 이산화탄소를 고정하여 단순히 포도당을 만드는 반면, 본 태양광 공장 인공광합성시스템은 무한 청정한 태양광 에너지를 이용하여, 다양한 고부가가치의 화합물을 선택적으로 생산할 수 있다.   이를 달리 말하면, 전례동화에 나오는 도깨비방망이는 주문하는 말과 함께 뚝딱치면 원하는것이 뭐든지 나온다. 이러한 방식 데로 태양광에너지를 이용하여 원하는 정밀화학제품을 주문생산(tailor made) 할 수 있는 기초원천기술이 본 연구진에 의해 개발되었고, 이를 미래에 다양한 화학제품 제조시스템에 적용 실용화하는 새로운 패러다임의 학문의 장을 열 계획이다.   본 시스템은 크게 광촉매를 활용해 태양광에너지를 전환시켜주는 광에너지 전환부(I)와 전자전달시스템(II), 그리고 산화 환원 효소의 도움을 받아 정밀화학제품을 생성하는 '바이오촉매(효소) 반응부(III)'가 일체형으로 구성돼 있음. 따라서 "시스템 내에 원료물질과 그에 합당한 효소만 넣어주면 태양광 이외의 아무런 추가에너지 투입 없이 고부가 정밀화학제품을 선택적으로 생산할 수 있으며, 원료물질과 효소를 교체하면 촉매반응을 거쳐 다른 물질도 선택적으로 얻을 수 있다.   2. 탄소 나노 입자 광촉매란?   탄소 나노 입자 (carbon nanodots)는 입자 크기가 10 나노미터 이하인 지구에서 풍부한 탄소로 이루어진 구형의 탄소 나노 물질로서 낮은 독성, 낮은 가격 등의 일반적인 특징 외에도 높은 용해도와 바이오 친화적인 성질로 인하여 많은 주목을 받고 있으며 바이오센싱, 의약, 염료, 촉매와 같은 다양한 분야에 응용되고 있다. 최근에는 특히 탄소 나노 입자의 높은 가시광 흡광도와 광안정성으로 인하여 광전 소재로 활용된 예가 보고되었다. 따라서 그 기능적인 특성의 다양화가 무한하며 적용 범위는 현 기술수준에서의 상상을 초월할 것으로 예상되기 때문에 막대한 개발 잠재성을 갖고 있다.   본 연구자는 이러한 새로운 탄소 나노 입자 광촉매를 합성하기 위하여 친환경적이면서도 간단한‘역 마이크로유화(reverse microemulsion method)’방법을 개발하였으며 이렇게 합성된 광촉매를 최초로 태양광 이용 연료 생산을 위한 광촉매-효소 융합 인공광합성 시스템의 광촉매로서 적용하여 높은 선택도로 이산화탄소를 전환, 포름산을 생산 할 수 있는 인공광합성 시스템 개발에 성공하였다. 즉 구연산과 요소를 녹인 용액을 간단히 전자레인지를 이용하여 짧은 시간안에(9분) 가열 간단히 탄소 나노 입자를 합성하고 이를 다시 개면활성제 존재하에서 실리콘(Si)으로 가교하는 간단한 방법으로 고효율의 탄소 나노 입자 광촉매(Carbon Nanodots-Silica Hybrid Photocatalyst))를 합성하였다.    
강민정 2017-09-25
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igus, 새로운 플라스틱 프로파일타입 가공 소재 출시

iglidur 재질의 환봉형 소재로 급유와 유지보수 없이 사용이 가능   igus가 고객 사양에 따라 자유로운 가공이 가능한 iglidur* 스톡 바 제품군에 슬라이딩 프로파일을 새롭게 추가했다.iglidur 스톡 바는 iglidur 재질을 활용해 고객이 원하는 디자인의 제품을 빠르고 쉽게 제작할 수 있는 환봉형 소재로 급유와 유지보수 없이 사용이 가능하며, 프로파일타입 출시로 가공비와 재료비도 크게 절감시켜 주는 효과가 있다.
강민정 2017-09-07
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코오롱플라스틱, 고기능성 고강성(HS) 소재 개발

- 다양한 포트폴리오 개발을 통한 고객 맞춤형 기술서비스 지원▲ 1. Lumber support, 2. Hanger clip, 3. Seat belt module, 4. Seat bush parts코오롱플라스틱은 현재 보유하고 있는 POM 소재(브랜드명 : KOCETAL¢ç) 중 고강성(High-strength, HS) Grade를 고객들의 요구를 반영하여 다양한 기능성을 첨가하는데 성공했다.코오롱플라스틱의 고강성 Grade에 오랜 기간 쌓아온 소재 개질기술을 접목하여, 종래의 Copolymer POM의 단점인 강도를 보강하였다. 이를 통해 제품에 다양한 기능성을 첨가해도 기계적 특성이 저하되지 않으며, 고객들의 다양한 요구사항에 적합한 기능성을 발현한다.먼저 고강성 저취 소재는 고강성 제품에 코오롱플라스틱의 독자 기술인 저취 기술을 적용한 제품으로써 VOCs가 방출되지 않는 것이 특징이다. 기존에 사용되고 있는 Homopolymer POM의 단점인 VOCs 방출의 문제점을 해결함과 동시에 유사한 강성 발현으로 자동차, 전기전자 분야의 Gear류 등에 폭 넓게 적용될 예정이다.두 번째로 소개할 제품은 고강성 내마모 소재이다. 일반적인 내마모 소재는 기능성 첨가 후 기계적 특성이 저하되었으나, 고강성 내마모 소재는 기계적 특성의 저하를 최소화하여, 부품 적용 시 내구성, 내마모성이 탁월하게 향상된다. 자동차, 전기전자 분야의 기어와 구동 부품에 주로 사용될 예정이다.점점 다양해지는 고객들의 요구사항에 맞추어 코오롱플라스틱은 내광, 내충격 특성 등이 개선된 고강성 소재에 대한 연구를 지속적으로 진행하고 있다. 코오롱플라스틱은 다양한 포트폴리오를 개발하고 고객 맞춤형 기술서비스로 국내를 넘어 세계 시장에서 우뚝 서는 No.1 POM 기업으로 성장하기 위해서 노력할 것이다.  
강민정 2017-08-31