전기차, 바이오, 패키징 등 고기능성과 지속가능성을 동시에 요구받는 산업 현장에서 점·접착 기술이 단순한 부품을 넘어 소재 혁신의 중심축으로 부상하고 있다.

22일 산업교육연구소에서 개최된 '친환경 고기능 점·접착 신소재 기술개발과 응용 분야 및 사업전략 세미나’에서는 관련 업계의 뜨거운 기술 교류의 장이 열렸다.

첫 발표는 전대길 실버스타케미칼 연구소장이 맡았다. 전 소장은 접착과 점착의 차이를 설명하며 발표를 시작했다. 그는 "접착제는 서로 다른 물질이 계면 사이의 결합력으로 유지되는 것이고, 점착제는 반복적으로 떼었다 붙일 수 있는 특성을 지닌다"고 설명했다.

이어 접착력을 높이기 위한 방법으로 화학적, 물리적, 기계적 표면처리 기술을 소개했다. 그는 화학적 방법으로는 용제 세척과 산 세척 물리적 방법으로는 플라즈마 처리와 이온 스패터링 기계적 방법으로는 샌드페이퍼와 샌드블라스트 기법 등이 있다고 설명했다. 이에 더해 접착력을 극대화하려면 피착제에 적합한 접착제를 선택하는 것이 무엇보다 중요하다고 강조하기도 했다.

환경 문제도 접착 기술의 중요한 이슈로 떠올랐다. 전 소장은 "기존 용제 기반 접착제는 환경 오염, 인체 유해성, 화재 위험성 등의 부작용이 있어, 최근에는 무용제, 무독성 접착제로의 전환이 진행 중"이라고 설명하며 대표적인 사레로 핫멜트형 접착제를 소개했다.

핫멜트 접착제는 물이나 용제를 사용하지 않고, 100% 열가소성 수지를 고온에서 녹여 액상으로 도포한 뒤 짧은 시간 안에 굳어 접착되는 접착제다. 대표 소재로는 가격이 저렴해 가장 널리 쓰이는 EVA와 내열성과 내충격성이 우수한 폴리아마이드 등이 있다.

폴리아마이드 소재의 산업 적용 사례도 조명됐다. 폴리아마이드는 나일론 계열 고분자 소재로 △내마찰성 △탄력성 △내마모성 △높은 충격강도를 갖추고 있어 건축, 전기, 자동차, 의료 등 다양한 산업 분야에서 사용되고 있다. 특히 순수 원료만으로 합성이 가능해 폐용제가 발생하지 않고, 생산 공정이 간소해 폐수 발생량도 적어 친환경성이 상대적으로 우수하다는 평가다.

전소장의 발표에 이어 김윤호 한국화학연구원 고기능고분자연구센터장은 고기능성 폴리이미드 소재 기술개발과 적용 사례를 발표했다. 그는 "슈퍼엔지니어링 플라스틱인 폴리이미드는 -260℃부터 500℃ 이상까지 견디는 내열성, 낮은 열팽창 계수, 전기 절연성과 기계적 물성을 두루 갖춘 안정성이 높은 고분자 소재"라면서도 "이렇게 물성이 강한 만큼 가공이 어려워 가공 비용이 상대적으로 많이 든다"라고 설명했다.  

이어 반도체, 디스플레이, 이차전지, 우주항공 소재 등 첨단산업에서 수요가 급증하고 있다고 밝히며 △전기차 소재의 모터 권선 코팅 △통신용 소재에서 5G 유연안테나 △이차전지 바인더·분리막 △반도체 패키징 절연막 등의 첨단 산업에서 사용된 사례를 소개했다. 

김 센터장은 "좋은 물성을 가진 폴리이미드를 유해한 유기용매 대신 물을 활용한 친환경 공정을 통해 만들 수 있는 독자 기술을 개발하기 위해 노력하고 있다" 라고 말했다. 

이날 또 다른 발표자인 김진욱 (주)준영폴리켐 대표는 미래차 접착제 기술개발과 응용 분야를 소개했다. 김 대표는 전기차용 접착제 기술이 단순한 고기능성 확보를 넘어 현장의 생산성까지 고려한 방향으로 진화하고 있다고 설명했다.

그는 “모든 제품이 자동화 공정에 대응하려면 액상 도포 방식이 필수”라며 기존에 널리 쓰이던 테이프 방식의 사용이 줄어들 것이라고 전망했다. 이에 따라 "일부 기구 구조와 소재의 변경이 필요해 최고의 조합을 찾는 것이 최종 목표"라고 말했다.

이와 함께 “배터리 케이스를 생략하고 셀을 바로 자동차 바디에 부착하는 셀투바디(Cell-to-Body) 구조가 확대되면서 충격을 견디는 필름 소재의 중요성이 더욱 커지고 있다”고 진단했다. 

난연 요구 기준도 강화되고 있다고 밝혔다. 김 대표는 “전기차 화재 사고등으로 인해 배터리용 접착제에는 UL94 V-0 수준의 난연 성능 확보가 매우 중요해졌다" 라고 밝혔다.

또한 우레탄 폼을 활용하면 실리콘 기반 폼보다 경량화에 유리하다는 점도 언급했다. “차량 무게를 줄이면 전비(전기차 연비)도 향상된다”며 고기능성과 함께 경량화를 충족하는 소재 개발이 병행되고 있다고 설명했다.

이번 세미나에서는 앞서 소개된 발표 외에도 다양한 산업 분야에 적용 가능한 첨단 점·접착 기술에 대한 심도 있는 발표가 이어졌다. (주)재성 이민석 이사는 친환경 아크릴 점착제 기술개발과 실제 응용 사례를 소개했으며 이차전지 분야에서는  울산과학기술원 강석주 교수의 고성능 고분자 바인더를 활용한 이중기능성 점접착 소재 개발 및 적용 사례가 발표됐다.

또한 숙명여자대학교 임호선 교수는 분해 가능한 친환경 에폭시 접착 소재의 개발 성과와 이를 활용한 응용 가능성을 발표했으며, 포항공과대학교 차명준 교수는 홍합단백질을 기반으로 한 생체접착 소재 기술을 통해 의료용 접착 제품의 상용화 사례를 공유했다. 산업 전반의 친환경성과 기능성 강화를 위한 점·접착 기술의 진화를 엿볼 수 있는 자리였다.

출처 : 중앙이코노미뉴스(https://www.joongangenews.com)