클릭하시면 더 큰이미지를 보실 수 있습니다 독성 유기용매대신 물을 활용해 제조한 수계 폴리이미드 용액. 한국화학연구원 제공
기존 독성 유기용매 대신 물 활용해 제조
환경 보호에 에너지 등 원가 절감까지
국내 연구진이 독성 유기용매 대신 물을 활용한 반도체 소재 제조기술을 개발했다. 환경 규제가 강화되고 친환경 소재 수요가 늘어나는 가운데 세계 최초다.
한국화학연구원 원종찬·김윤호·박종민 박사 연구팀은 물을 용매로 사용해 고성능의 폴리이미드를 합성하는 친환경 공정을 개발했다고 15일 밝혔다.
폴리이미드는 우수한 내열성과 기계적 강도, 화학적 안정성을 지닌 고분자 소재로, 디스플레이·반도체·항공우주 등 첨단 산업 분야에서 폭넓게 활용된다. 특히 반도체 및 전자기기 수요 증가로 전 세계 폴리이미드 시장은 연평균 7% 이상 성장하고 있다.
다만 기존 폴리이미드 생산 과정은 독성 유기용매를 필수적으로 사용해 환경 오염과 우려가 있고, 공정 온도가 350도 이상으로 높아 에너지 소비가 크고 생산 단가가 높다는 한계가 있다.
연구팀은 독성 유기용매를 대체해 기존 대비 공정 온도를 250도 이하로 낮추면서도 상용화된 폴리이미드 제품과 비슷한 수준의 물성을 확보할 수 있는 물 기반 중합 공정을 개발했다. 이 기술은 물을 반응 용매로 사용해 합성 재료의 원가를 10% 이하로 대폭 절감할 수 있고, 독성 유기용매를 처리하기 위한 고비용의 증류 회수시설이 필요 없다는 게 특징이다.
또 공정 온도가 기존보다 100도 이상 낮기 때문에 에너지 소비도 기존보다 30%가량 절감할 수 있다. 연구팀은 이 공정을 바탕으로 배터리 음극 바인더와 절연 소재를 개발하기 위한 기술이전을 체결, 상업화를 추진하고 있다.
원종찬·김윤호 박사는 "이번 연구는 환경과 경제성을 동시에 만족시키는 혁신적인 친환경 공정으로, 폴리이미드 소재뿐만 아니라 고성능 고분자 소재의 장기적 발전과 글로벌 경쟁력 강화를 위해 연구를 이어갈 계획"이라고 밝혔다.
구혁 기자
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