[인천광역신문] 최예준 기자 | 경상국립대학교(GNU·총장 권진회) 공과대학 신소재공학부 고분자공학전공 오정석 교수·권동준 교수 연구팀과 한국세라믹기술원(KICET) 임형미 박사 공동연구팀이 항공유 등 극한 유류 노출 환경에서도 구조적 안정성을 유지할 수 있는 ‘폴리우레탄 실란트 기술’의 국산화에 성공했다.

 

이번 연구 성과는 고분자 열화 및 안정성 분야의 국제 저명 학술지 《고분자 열화 및 안정성(Polymer Degradation and Stability)》(IF 7.4, Polymer Science 분야 상위 6.9%) 4월 21일자에 ‘이산화규소(SiO₂) 표면 기능기 조성이 폴리우레탄 실란트의 내유성에 미치는 영향(Influence of SiO₂ Surface Functional Composition on the Oil Resistance of Polyurethane Sealants)’이라는 제목으로 게재됐다.

 

이번 연구는 기관 간 전문성 융합을 기반으로 수행됐다. 오정석 교수 연구실은 유기 탄성 기능재의 수명 분석과 내구성 향상 연구를 담당했으며, 권동준 교수 연구실은 복합 기능재의 접착성 강화와 계면 조성 최적화 연구를 수행했다. 한국세라믹기술원 임형미 박사 연구팀은 실리카 소재 설계 및 분석 기술을 바탕으로 기능성 무기입자 개발을 지원하며 공동연구를 주도했다.

 

기존 항공우주 및 중공업 분야에서는 극한 내유성이 요구되는 환경에서 폴리설파이드계 실란트가 주로 사용돼 왔다. 그러나 이들 소재는 경화 과정에서 중금속 사용에 따른 독성 및 악취 문제가 발생할 수 있으며, 환경·안전 규제 강화로 인해 사용이 제한될 가능성도 제기되고 있다. 또한 고진동·고하중 환경에서의 장기 내구성 확보 측면에서도 실란트 조성 개선의 필요성이 지속적으로 요구되고 있다. 이에 따라 상대적으로 경량이고 속경화 특성을 가지며 고내구성을 갖는 폴리우레탄계 실란트의 내유성을 향상시키기 위한 연구 필요성이 증가하고 있다.

 

연구진은 실란트 내부와 실리카-고분자 계면에서 발생하는 미세 유류 침투 경로를 정밀 분석하고, 이를 차단하기 위한 나노 계면 설계 전략을 제시했다. 특히 실리카 나노입자의 표면 조성을 제어하여 실란트와의 계면 결합을 강화하고, ‘결절형(nodular) 장벽 구조’를 형성함으로써 유류 확산 경로를 효과적으로 차단했다. 그 결과 유류에 의한 팽윤(고분자 화합물이 용매를 흡수하여 부피가 늘어나는 일)을 약 20% 이내로 억제하는 데 성공했으며, 폴리우레탄계 실란트의 내유성과 내구성을 동시에 향상시켰다.

 

우주항공 분야에서 소재·부품 국산화는 국가 및 지역의 미래 경쟁력을 좌우하는 핵심 과제로 평가된다. 글로벌 기능재 기업인 피피지인더스트리스(PPG Industries)가 항공우주용 소재 시장을 선도하는 것처럼, 고성능 소재 기술력은 국가 항공우주 경쟁력과 직결된다. 최근 대외 환경의 불확실성이 증가함에 따라 국내에서도 항공우주·방산 소재 국산화의 중요성이 더욱 강조되고 있으며, 경상남도를 중심으로 관련 기술개발이 활발히 추진되고 있다.

 

현재 산업통상부 산하 한국산업기술진흥원과 경상남도의 지원으로 ‘우주항공·방산용 실란트 소재 초격차 기술개발·실증사업’이 한국건설생활환경시험연구원(KCL) 주관으로 수행되고 있다. 또한 경남 양산에는 항공우주·방산용 실란트 국산화 및 실증 센터가 운영되는 등 기능재 분야의 기술개발과 시험·검증이 가속화되고 있다. 이러한 인프라를 기반으로 한국항공우주산업(KAI) 등 수요기업과의 기술 협력이 확대되고 있으며, 노루페인트–경상국립대학교, 세론테크–한국세라믹기술원 등 산·학·연 협력 체계도 강화되고 있다.

 

제1저자인 김윤지 학부 연구생은 연구 전 과정에 적극적으로 참여하여, 나노입자를 활용한 실란트 내 다중 계면에서의 유류 침투 거동 분석 및 메커니즘 규명에 핵심적인 역할을 수행했다. 이는 학부 수준에서도 고도화된 연구 수행이 가능함을 보여주는 사례로, 경상국립대학교 신소재공학부의 연구중심 인재 양성 역량을 잘 나타낸다. 또한, 그린에너지융합연구원의 학술연구교수인 양성백 박사가 본 연구에 중추적인 역할을 수행했기에 좋은 결과를 도출할 수 있었다. 교내 연구기관의 체계적인 연구 인프라가 효과적으로 구축되어 있음을 보여준다.

 

권동준 교수는 “이번 연구는 단순한 내유성 향상을 넘어, 극한 환경에서 기능재의 수명을 결정짓는 계면 설계의 중요성을 제시한 성과”라며, “앞으로도 항공우주용 복합 기능재 및 첨단 고분자 분야에서 지속적인 연구성과를 창출하고, 우주항공, 방산, 도심항공교통(UAM) 등 다양한 분야에서 핵심적인 표면·계면 소재 개발을 선도해 나가겠다.”라고 말했다.

[뉴스출처 : 경상국립대학교]