- 건국대 고문주 교수팀, 세계적 권위 저널에 ‘새로운 분자 설계 통한 에폭시 소재 개발’ 논문 게재

- 폐기물 처리가 아니라 버려진 소재를 다시 원료로 회수해 새로운 제품 만드는 ‘순환 체계 구현’ 평가

건국대학교 고문주 교수 연구팀(화공생명공학부)이 사용 후 폐기되는 에폭시 플라스틱을 원료 수준으로 되돌린 뒤 다시 동일한 고성능 에폭시 소재로 재생하는 완전 순환형 자원순환 기술을 개발했다. 이번 연구 성과는 미국화학회(ACS)가 발행하는 고분자 분야 국제학술지 Macromolecules(IF=5.7, 고분자 과학 분야 Q1 저널)에 6월 게재됐으며, 연구의 우수성과 독창성을 인정받아 표지 논문(Supplementary Cover)으로도 선정됐다.

왼쪽부터 고문주 교수, 홍영기 박사

에폭시 수지는 높은 강도와 내열성, 접착성을 바탕으로 항공우주와 자동차, 전기‧전자, 풍력발전 등 다양한 산업에서 폭넓게 사용되는 대표적인 열경화성 플라스틱이다. 그러나 한 번 경화되면 다시 녹일 수 없기에 재활용이 매우 어려워 대부분 소각이나 매립에 의존해 왔으며, 이 과정에서 환경오염과 자원 손실이 지속적으로 발생하는 문제가 있었다.

연구팀은 새로운 분자 설계를 통해 사용 중에는 기존 에폭시와 같은 우수한 성능을 유지하면서도, 사용 후에는 비교적 온화한 조건에서 쉽게 분해되는 에폭시 소재를 개발했다. 특히 폐 에폭시에서 원료 유래 분자를 최대 95%까지 회수한 뒤 이를 다시 에폭시 원료로 활용해 동일한 고성능 에폭시 소재를 재제조하는 데 성공했다. 이는 단순히 폐기물을 처리하는 수준을 넘어 버려진 소재를 다시 원료로 되돌려 사용하는 완전한 자원순환 체계를 구현한 성과다.

연구 개요 기반의 모식도

또한 연구팀은 해당 기술을 탄소섬유복합재(CFRP)에 적용한 결과, 탄소섬유의 형태는 그대로 유지하면서 에폭시 수지만 선택적으로 제거할 수 있음을 확인했다. 이를 통해 풍력발전기 블레이드와 자동차 경량화 부품, 항공우주 소재 등 재활용이 어려웠던 첨단 복합소재 분야에도 기술 적용 가능성을 제시했다.

고문주 교수 연구팀은 그동안 열경화성 에폭시 수지의 화학적 재활용 기술을 지속적으로 연구해 왔으며, 관련 원천기술을 ㈜카텍에이치에 기술 이전한 바 있다. ㈜카텍에이치는 해당 기술을 기반으로 폐 복합소재의 화학적 재활용 양산화에 성공한 세계 유일의 기업으로 평가받고 있다. 이번 연구는 기존 재활용 기술을 한 단계 발전시켜 폐 에폭시를 원료 수준까지 회수한 뒤 동일한 소재로 재생하는 완전 순환형 기술로 확장했다는 점에서 의미가 크다.

이번 연구 성과가 실린 ‘Macromolecules’ 표지

현재 건국대학교는 해당 기술의 기술이전과 사업화를 추진하고 있으며, 건국대학교 자회사인 ㈜리포크가 생산 및 상용화를 준비하고 있다. 연구팀은 향후 풍력발전기와 모빌리티, 전기‧전자, 첨단 복합소재 산업 전반의 자원순환 체계 구축에 기여할 수 있을 것으로 기대하고 있다.