▲ 이번에 개발한 황 신소재의 끝을 잡아당겼더니 원래 길이의 3배까지 늘어났으며, 자가치유와 재가공이 가능한 것이 확인됐다.

원유 정제과정에서 나오는 대량의 황폐기물이 환경문제로 떠오르고 있는 가운데, 국내 연구진이 황을 기반으로 한 신소재를 개발하는데 성공했다.

한국화학연구원은 김용석·김동균 박사 연구팀이 황에 파라-디아이오도벤젠을 첨가하는 방법으로 다기능성 황 기반 고분자 소재를 합성했다고 28일 밝혔다.

전 세계적으로 연간 황 생산량 6,800만톤 중 5%(340만톤) 가량이 폐기물로 축적되고 있으나, 마땅한 처리 방법이 없어 국내의 경우 중국에 황폐기물을 수출하고 있는 실정이다. 전 세계 연구진이 황폐기물 활용 해법으로 황을 기반으로 하는 신소재 개발에 나섰지만, 소재의 신축성이 없고 물성이 떨어지는 탓에 번번이 상용화 문턱을 넘지 못하고 있다.

연구진은 황과 파라-디아오도벤젠 용융중합시, 실리콘 오일을 소량 첨가해 황 함량을 조절해 황 기반 소재의 한계를 극복했다. 또한 황 고분자의 연신율(신축성)을 150~300%까지 조절하는 것은 물론이고, 자외선을 이용한 자가 치유, 적외선 투과, 재가공 특성 등 다양한 기능을 가질 수 있게 됐다.

이번에 개발한 신소재를 실험한 결과, 필름 형태의 소재 양끝을 잡고 당길 때 길이가 늘어나는 비율인 연신율이 300%에 달하고, 신소재에 흠집을 내고 자외선을 조사한지 5분이 지나자 자가 치유되는 것으로 확인됐다.

또한 한 번 사용한 황 고분자 소재를 버리지 않고 다시 쓸 수도 있다. 잘게 부서진 필름형태의 소재를 고온에서 강한 압력으로 찍어내는 프레스 공정을 통해 원래 상태로 재활용할 수 있기 때문이다.

김동균 화학연 박사는“이 같은 특성을 활용하면 웨어러블 전자소자나 적외선 광학소재뿐만 아니라, 고부가가치 응용범위를 획기적으로 넓힐 수 있다”고 설명했다.

한편 이번 연구결과는 고분자 분야 국제학술지 ‘ACS 매크로 레터스(ACS Macro Letters)’ 8월호 표지논문으로 게재됐다.