세차나 운행 과정에서 발생하는 자동차 잔기스나 모바일 디바이스 사용 중 발생하는 생활 기스등은 코팅막이 적용되는 장비 보유자에게 은긴히 신경 쓰이는 부분이다. 보통 어느정도 흡집면적이 커지면 비용을 들여 전문점을 찾아가 복구하거나, 감수하고 사용하는 양자 택일의 기로에 서게 되는데, 앞으로 이러한 흡집을 걱정하지 않아도 되는 시대가 올 것으로 보이는 발명이 이뤄졌다.
보호용 코팅 소재는 제품 본래의 색이 드러날 수 있도록 무색투명해야 하고, 고가 제품의 표면을 보호해야 하므로 내구성이 좋아야 한다. 특히 자동차 보호용 코팅 소재로 쓰기 위해서는 온도 등 외부 변화에 크게 영향받지 않아야 한다. 한국화학연구원의 김진철, 박영일, 정지은 박사 연구팀은 기존 보호용 코팅 소재와 내구성 등의 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 자가치유되는 투명한 코팅 소재를 개발했다고 밝혔다.
개발된 소재를 자동차에 코팅하면, 차 표면에 흠집이 나도 한낮 햇빛에 30분이상 노출되면 흠집이 스스로 사라질 수 있다. 연구팀은 자동차 모형에 신소재를 코팅하고 표면에 흠집을 낸 후, 한낮 햇빛에 30분 정도 노출시키자 흠집이 완전히 사라지고 코팅 소재의 표면이 회복되는 것을 확인했다. 또한 돋보기를 이용해 빛을 모으면 30초 후 흠집이 완전히 없어지는 것을 확인했다.
개발된 소재에 햇빛이 흡수되면 빛 에너지가 열 에너지로 바뀌면서 표면 온도가 올라가고, 온도가 올라가면 고분자들이 원래의 그물망 구조에서 해체돼 떨어졌다 붙었다를 반복하며 자가치유되는 원리다.
연구팀은 기존 상용 코팅 소재에 특정 물질을 넣어 고분자들이 해체와 재결합을 반복하는 동적 화학결합을 설계했고, 여기에 투명한 광열염료를 섞어서 햇빛을 비추면 동적 화학결합이 활발하게 일어날 수 있도록 했다.
기존에도 광열염료를 활용해 자가치유 기능을 연구한 시도는 있었지만 보통 색깔이 있는 무기물질을 활용, 투명해야 하는 코팅 소재로는 산업계 적용이 어려웠다. 또한 광열 효과를 내기 위해서는 많은 양의 빛 에너지가 필요하다는 단점이 있었다.
연구팀이 활용한 광열염료는 투명한 유기물이어서 근적외선 파장의 빛 에너지를 쓴다. 근적외선은 한낮 햇빛에서 약 10% 미만의 적은 양을 차지하는 장파장의 에너지원으로, 야외 자동차 운행 시 자동차의 표면 온도가 과도하게 상승하는 것을 방지할 수 있다. 또한, 유기 광열염료는 고유 색상이 없어 제품 색에 영향을 주지 않고 다양한 도료에 잘 배합되며 비용도 저렴하기 때문에 상용화에 유리하다.
연구팀이 개발한 자기치유 코팅 소재는 향후 자동차 등 수송기기, 스마트폰 및 컴퓨터 등 전자·정보 기기, 건축재료의 코팅 소재로 사용이 기대되며, 자동차 재도장 시 다량으로 발생하는 유해성 유기용매 등의 사용을 줄일 수 있어 탄소중립 실현에도 기여할 것으로 예상된다. |
