내오염·고발수 생분해 필름 코팅기술 개발

한국세라믹기술원 장정호 박사팀
식품·생활용품 포장필름에 적용
국내기업에 기술이전 협의 진행

한국세라믹기술원이 오염에 강하고 발수가 탁월한 생분해성 필름 코팅 기술을 개발했다.

세라믹기술원 장정호 박사 연구팀은 비불소계 실라잔 표면처리에 의한 소수성(물과 친화력이 적은 성질) 메조다공성 실리카 소재를 개발했다고 23일 밝혔다.

이번에 개발한 기술은 생분해성 PLA 필름의 내오염성 및 고발수성을 통해 필름의 분리수거 및 재활용성을 향상시켜 친환경 재활용이 가능한 기술이다. 생분해성 PLA 필름은 식물성 전분에서 나오는 젖산을 고분자화 한 것으로 사용 후 매립하면 100% 분해돼 흙으로 돌아가는 친환경 소재이다. 현재 국내 기업들과 다양한 적용성 평가 및 기술이전을 협의 중에 있다.

메조다공성 실리카 소재는 다양한 약물, 단백질, 천연물 등을 담지·방출이 가능하며, 중금속 및 휘발성 유기화합물 (VOCs)과 같은 다양한 오염원의 고효율 흡착 및 촉매로도 활용성이 매우 큰 소재이다. 그러나 높은 친수성(물과 친화력이 많은 성질)을 갖고 있어 발수 성능이 필요한 산업에는 적용이 어려웠다.

특히, 필름의 내오염성과 발수성 기술은 주로 불소계 수지를 사용해 왔으나 과불화옥탄산(PFOA)의 인체 유해성 문제가 대두되고 있어 미국 및 유럽에서는 식품포장 및 생활용품의 발수코팅에서 불소계 사용을 금지하고 있다.

이에 장정호 박사 연구팀은 비불소계 실라잔 화합물을 메조다공성 실리카 소재의 나노기공 표면에 코팅해 140도 이상의 접촉각을 갖는 고소수성 메조다공성 실리카 소재를 제조하는 기술을 개발했다. 연구를 통해 메조다공성 실리카 소재의 나노 기공 표면에 실라잔 기능기를 도입하면 접촉각이 25도에서 140도 이상의 고소수성 특성을 갖게 됨을 입증했다. 또한, 개발된 기술을 생분해성 PLA 필름 위에 코팅하면 접촉각이 83도에서 130도 이상으로 크게 증가해 내오염성 및 고발수성 성능이 향상되는 것을 확인했다.

이번 연구결과는 ‘선형 및 가지형 구조를 갖는 불소계 및 비불소계 실란을 이용한 메조다공성 실리카 소재의 소수성 표면처리효과 ’라는 제목으로 미국화학회의 ‘에이씨에스 오메가 (ACS Omega)’ 8월호 표지논문으로 게재됐다.

박철홍기자 bigpen@gnnews.co.kr

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