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■ 진행 : 김대근 앵커
■ 출연 : 정지은 / 한국화학연구원 선임연구원
* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.
[앵커]
만약에 내 차에 이런 식으로 흠집이 생겼다, 이런 일이 있다면 정말 속상하겠죠. 그런데 햇빛만으로 고칠 수 있는 방법이 생겼다고 합니다. 한국화학연구원에서 자가치유 코팅소재를개발한 건데요. 아직은 시작단계지만 발전 가능성이 크다고 합니다. 어떤 건지 연구를 진행한 핵심관계자에게 들어보는 시간 마련했습니다. 한국화학연구원 정밀·바이오연구본부 정지은 선임연구원 연결돼 있습니다.
안녕하세요. 연결 감사드립니다. 저희가 앞서서 영상을 봤는데 자동차에 흠집이 생겼어요. 그런데 햇빛을 쬐니까 흠집이 없어졌거든요. 이게 어떤 원리인가요? 이게 코팅제 때문이라는데.
[정지은]
죄송합니다. 제가 좀 긴장을 해서. 자가치유 코팅 소재가 특정 조건에서 흠집이 스스로 치유되는 코팅 소재를 말하는데요. 이러한 보호용 코팅소재는 제품 본래 색이 드러날 수 있도록 무색 투명해야 되는 점이 있고요. 제품 표면이 보이기 때문에 내구성이 좋아야 돼요.
그래서 일본의 한 회사에서 탄성복원을 기반으로 해서 치유 코팅소재를 이미 개발한 적이 있는데 이런 건 풍선을 눌렀다가 손을 떼면 손으로 누른 자국이 없어지는 것처럼 코팅층 내부의 분자들이 자유롭게 움직이는 원리를 사용했지만 해당 소재는 경도나 단단함을 확보하기 힘들어서 내구성이 좋지 않다는 점이 있었거든요.
이번에 저희 한국화학연구원에서 개발한 코팅 소재는 자가치유 분자를 고분자 내에 포함을 해서 기존의 자동차 보호용 코팅소재랑 내구성 같은 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 흠집을 자가치유할 수 있는 게 특징이라고 할 수 있겠습니다.
일단 제가 아까 고분자라고 말씀을 드렸었는데 기존에 보호용 코팅소재는 그물망처럼 얽혀 있는 고분자 구조로 이루어져 있다고 보시면 되거든요. 개발한 코팅 소재는 이 고분자 안에다가 특정 온도 이상으로 올라가면 자가치유가 되는 화학구조랑 광열염료 두 가지를 포함하고 써요.
그래서 코팅층이 빛을 받으면 광열염료가 빛에너지를 흡수해서 열에너지를 방출하게 되고 코팅층 표면의 온도가 올라가게 돼요. 그래서 이때 힌더드유레아라고 하는 저희가 개발한 자가치유 구조에 의해서 고분자 구조가 해지되었다가 결합되는 과정을 반복적으로 일으키면서 흠집이 자가치유되는 원리입니다.
[앵커]
그러니까 자동차 위에 페인트칠이 되어 있고요. 그 위에 코팅을 하게 되는데 코팅이 긁힌 경우에 이게 햇빛을 받으면 자가치유가 된다, 이런 말씀이신 거잖아요. 그러면 만약에 흠집이 좀 더 깊이 나서 페인트까지 긁혔다, 이런 경우 어떻게 해야 될까요?
[정지은]
간단하게 제가 자동차 표면 코팅할 때 층을 말씀드리자면 여성분들 화장하실 때 화장이 잘 올라가도록 프라이머 같은 것들을 바르는데요. 자동차도 마찬가지로 접착력을 높여주려고 프라이머 같은 층을 먼저 꾸리고요. 자동차에 다양한 색을 낼 수 있는 베이스코트, 그러니까 색깔을 내는 페인트층이죠. 베이스코트를 바른 후에 보호용 코팅층인 클리어코트를 올리게 되는데요. 이게 베이스코트까지 긁힌 경우는 이미 저희 보호용 코팅층, 그러니까 클리어코트 자체가 유실되었기 때문에 조금 복원이 어렵고요.
예를 들어서 문콕처럼 차체 변경이 있거나 크게 흠집이 나는 것처럼는 아직까지는 대응이 좀 힘들고 아직 실험을 진행해 보지는 않았지만 크게 흠집이 난 부분에는 저희가 만든 코팅 소재를 새롭게 코팅층으로 부분적으로만 도장을 하고 열을 가하게 되면 기존의 코팅층과 화학결합으로 이어질 수 있기 때문에 자가치유 가능성은 있다고 생각합니다. 일단 현재 수준에서의 저희 연구는 코팅층도 계속 깎으면 결국 재도장을 해야 되거든요. 이것을 방지하는 목적이라고 보시면 되겠습니다.
[앵커]
그렇군요. 그러는 이게 만약에 자동차에 흠집이 났다, 이 코팅을 한 후에 자동차에 흠집이 났다 그러면 햇빛이 있어서 곳에 세워두거나 아니면 그냥 운전하고 다니면 되는 겁니까? 아니면 특별히 어떤 기계를 이용해야 되는 건가요?
[정지은]
저희도 개발한 자가치유 코팅 소재를 자동차 자체는 아니고 자동차 모형에 코팅해서 테스트를 진행했었는데요. 자동차 모형 표면에다가 흠집을 내고 쨍쨍한 한여름 햇볕에 30분 이상 노출시키면 흠집이 점점 사라지는 것을 확인했고요. 특별한 기계가 필요한 건 아니고 좀 손쉽게 돋보기 같은 거 있죠. 아니면 어르신들 쓰시는 볼록렌즈 같은 거 이용해서 햇볕을 모으게 되면 태양광의 세기가 증가하기 때문에 불과 30초 만에 흠집이 완전히 사라지는 걸 확인했습니다.
이게 보통 빨주노초파남보 무지개색을 가시광선 영역이라고 생각하시면 되는데요. 빨간색보다 파장이 더 긴 파장을 근적외선 파장이라고 얘기하거든요. 태양광에는 이렇게 한 파장뿐만 아니라 다양한 파장의 근적외선 빛들이 포함되어 있기 때문에 저희가 실험실에서 실험을 할 때는 태양광 모사환경이라고 해서 레이저를 사용하는 실험을 했었는데 그것보다도 태양광에는 더 다양한 파장들의 빛이 있기 때문에 오히려 태양광을 이용해서 돋보기로 모았을 때 더 빠르게 자가치유되는 모습을 볼 수 있었고요.
그래서 이런 클레어코트가 정말로 상용화가 된다면 자동차를 가지고 운전을 하면서 또는 흠집이 과하게 났다든지 빠르게 치유하고 싶은 부분, 보이는 부분을 바로 효과적으로 치유를 하려면 돋보기 정도를 사용하시면 되지 않을까 생각합니다.
[앵커]
그러면 예를 들면 열쇠로 긁히는 경우도 있고요. 여러 가지 경우를 생각해 볼 수 있겠는데 어느 상황에 사용을 할 수 있을까요?
[정지은]
일단 아까 말씀드렸던 것처럼 보호코팅층이 완전히 벗겨나가지 않을 정도의 긁힘까지는 자가치유가 가능하다고 보고요. 보통 차주분들 자동식 기계 자동세차는흠집이 난다고 잘 안 쓰시는 분들이 많으시더라고요. 그래서 이런 기계식 자동세차기계로 인해 생기는 미세흠집이라든지 열쇠에 긁혀서 나는 흠집 정도는 치유가 가능하다고 보고 있고요.
아까 말씀드렸던 것처럼 베이스코트까지 흠집이 난 경우에는 현재 기술로는 치유가 어렵고 좀 더 연구를 진행해 봐야 될 것 같습니다.
[앵커]
그렇군요. 그러면 또 궁금한 게 이게 자동차 말고도 사실 스마트폰 같은 경우에도 흠집나는 경우가 많잖아요. 이런 경우에도 쓸 수 있을까요?
[정지은]
그럼요. 저희도 스마트폰이나 컴퓨터 같은 전자기기나 특히 생활흠집에 취약한 안경 렌즈 같은 부분에도 적용 가능성을 고려하고 있고요. 소재에 따라서는 옥외 사용도 가능하지 않을까 생각하고 있습니다. 이게 고가의 제품 표면이 손상되게 되면 새로운 제품을 구입하거나 손상된 부분을 재도장, 재코팅을 하게 되는데 이때 많은 양의 에너지랑 물질을 사용하게 되잖아요. 그러면 어쩔 수 없이 오염물질이 발생하기 때문에 환경적으로 문제가 될 수 있거든요.
그래서 이번에 저희가 개발한 자기치유 코팅소재는 이런 문제점을 해결할 수 있고요. 그래서 친환경 소재로 파급효과가 크지 않을까 기대하고 있습니다.
[앵커]
그럼 마지막으로 이게 언제쯤 일상에서 만날 수 있을지 많은 분들 궁금해하실 것 같은데 앞으로 남은 과제는 뭐가 있습니까?
[정지은]
우선 광열염료의 장기 내후성을 향상시키는 연구라든지 소재가 아무래도 가격경쟁력이 좋아야 되기 때문에 이런 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 전략이 필요할 것 같고요. 일단 저희 한국화학연구원에서는 안정성이 우수한 저가형 광열 염료를 개발하고 있어요. 그래서 연구가 잘 진행돼서 빠른 시일 내에 상용화될 수 있기를 저희도 엄청 바라고 있습니다.
[앵커]
그리고 또 적절한 가격에 운전자분들이 이용할 수 있으면 좋겠는데 앞으로도 연구 열심히 하셔서 상용화까지 될 수 있기를 응원하겠습니다.
지금까지 한국화학연구원의 정지은 선임연구위원이었습니다. 오늘 말씀 고맙습니다.
[정지은]
감사합니다.
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■ 출연 : 정지은 / 한국화학연구원 선임연구원
* 아래 텍스트는 실제 방송 내용과 차이가 있을 수 있으니 보다 정확한 내용은 방송으로 확인하시기 바랍니다.
[앵커]
만약에 내 차에 이런 식으로 흠집이 생겼다, 이런 일이 있다면 정말 속상하겠죠. 그런데 햇빛만으로 고칠 수 있는 방법이 생겼다고 합니다. 한국화학연구원에서 자가치유 코팅소재를개발한 건데요. 아직은 시작단계지만 발전 가능성이 크다고 합니다. 어떤 건지 연구를 진행한 핵심관계자에게 들어보는 시간 마련했습니다. 한국화학연구원 정밀·바이오연구본부 정지은 선임연구원 연결돼 있습니다.
안녕하세요. 연결 감사드립니다. 저희가 앞서서 영상을 봤는데 자동차에 흠집이 생겼어요. 그런데 햇빛을 쬐니까 흠집이 없어졌거든요. 이게 어떤 원리인가요? 이게 코팅제 때문이라는데.
[정지은]
죄송합니다. 제가 좀 긴장을 해서. 자가치유 코팅 소재가 특정 조건에서 흠집이 스스로 치유되는 코팅 소재를 말하는데요. 이러한 보호용 코팅소재는 제품 본래 색이 드러날 수 있도록 무색 투명해야 되는 점이 있고요. 제품 표면이 보이기 때문에 내구성이 좋아야 돼요.
그래서 일본의 한 회사에서 탄성복원을 기반으로 해서 치유 코팅소재를 이미 개발한 적이 있는데 이런 건 풍선을 눌렀다가 손을 떼면 손으로 누른 자국이 없어지는 것처럼 코팅층 내부의 분자들이 자유롭게 움직이는 원리를 사용했지만 해당 소재는 경도나 단단함을 확보하기 힘들어서 내구성이 좋지 않다는 점이 있었거든요.
이번에 저희 한국화학연구원에서 개발한 코팅 소재는 자가치유 분자를 고분자 내에 포함을 해서 기존의 자동차 보호용 코팅소재랑 내구성 같은 성능이 동일하면서도 햇빛만으로 흠집을 자가치유할 수 있는 게 특징이라고 할 수 있겠습니다.
일단 제가 아까 고분자라고 말씀을 드렸었는데 기존에 보호용 코팅소재는 그물망처럼 얽혀 있는 고분자 구조로 이루어져 있다고 보시면 되거든요. 개발한 코팅 소재는 이 고분자 안에다가 특정 온도 이상으로 올라가면 자가치유가 되는 화학구조랑 광열염료 두 가지를 포함하고 써요.
그래서 코팅층이 빛을 받으면 광열염료가 빛에너지를 흡수해서 열에너지를 방출하게 되고 코팅층 표면의 온도가 올라가게 돼요. 그래서 이때 힌더드유레아라고 하는 저희가 개발한 자가치유 구조에 의해서 고분자 구조가 해지되었다가 결합되는 과정을 반복적으로 일으키면서 흠집이 자가치유되는 원리입니다.
[앵커]
그러니까 자동차 위에 페인트칠이 되어 있고요. 그 위에 코팅을 하게 되는데 코팅이 긁힌 경우에 이게 햇빛을 받으면 자가치유가 된다, 이런 말씀이신 거잖아요. 그러면 만약에 흠집이 좀 더 깊이 나서 페인트까지 긁혔다, 이런 경우 어떻게 해야 될까요?
[정지은]
간단하게 제가 자동차 표면 코팅할 때 층을 말씀드리자면 여성분들 화장하실 때 화장이 잘 올라가도록 프라이머 같은 것들을 바르는데요. 자동차도 마찬가지로 접착력을 높여주려고 프라이머 같은 층을 먼저 꾸리고요. 자동차에 다양한 색을 낼 수 있는 베이스코트, 그러니까 색깔을 내는 페인트층이죠. 베이스코트를 바른 후에 보호용 코팅층인 클리어코트를 올리게 되는데요. 이게 베이스코트까지 긁힌 경우는 이미 저희 보호용 코팅층, 그러니까 클리어코트 자체가 유실되었기 때문에 조금 복원이 어렵고요.
예를 들어서 문콕처럼 차체 변경이 있거나 크게 흠집이 나는 것처럼는 아직까지는 대응이 좀 힘들고 아직 실험을 진행해 보지는 않았지만 크게 흠집이 난 부분에는 저희가 만든 코팅 소재를 새롭게 코팅층으로 부분적으로만 도장을 하고 열을 가하게 되면 기존의 코팅층과 화학결합으로 이어질 수 있기 때문에 자가치유 가능성은 있다고 생각합니다. 일단 현재 수준에서의 저희 연구는 코팅층도 계속 깎으면 결국 재도장을 해야 되거든요. 이것을 방지하는 목적이라고 보시면 되겠습니다.
[앵커]
그렇군요. 그러는 이게 만약에 자동차에 흠집이 났다, 이 코팅을 한 후에 자동차에 흠집이 났다 그러면 햇빛이 있어서 곳에 세워두거나 아니면 그냥 운전하고 다니면 되는 겁니까? 아니면 특별히 어떤 기계를 이용해야 되는 건가요?
[정지은]
저희도 개발한 자가치유 코팅 소재를 자동차 자체는 아니고 자동차 모형에 코팅해서 테스트를 진행했었는데요. 자동차 모형 표면에다가 흠집을 내고 쨍쨍한 한여름 햇볕에 30분 이상 노출시키면 흠집이 점점 사라지는 것을 확인했고요. 특별한 기계가 필요한 건 아니고 좀 손쉽게 돋보기 같은 거 있죠. 아니면 어르신들 쓰시는 볼록렌즈 같은 거 이용해서 햇볕을 모으게 되면 태양광의 세기가 증가하기 때문에 불과 30초 만에 흠집이 완전히 사라지는 걸 확인했습니다.
이게 보통 빨주노초파남보 무지개색을 가시광선 영역이라고 생각하시면 되는데요. 빨간색보다 파장이 더 긴 파장을 근적외선 파장이라고 얘기하거든요. 태양광에는 이렇게 한 파장뿐만 아니라 다양한 파장의 근적외선 빛들이 포함되어 있기 때문에 저희가 실험실에서 실험을 할 때는 태양광 모사환경이라고 해서 레이저를 사용하는 실험을 했었는데 그것보다도 태양광에는 더 다양한 파장들의 빛이 있기 때문에 오히려 태양광을 이용해서 돋보기로 모았을 때 더 빠르게 자가치유되는 모습을 볼 수 있었고요.
그래서 이런 클레어코트가 정말로 상용화가 된다면 자동차를 가지고 운전을 하면서 또는 흠집이 과하게 났다든지 빠르게 치유하고 싶은 부분, 보이는 부분을 바로 효과적으로 치유를 하려면 돋보기 정도를 사용하시면 되지 않을까 생각합니다.
[앵커]
그러면 예를 들면 열쇠로 긁히는 경우도 있고요. 여러 가지 경우를 생각해 볼 수 있겠는데 어느 상황에 사용을 할 수 있을까요?
[정지은]
일단 아까 말씀드렸던 것처럼 보호코팅층이 완전히 벗겨나가지 않을 정도의 긁힘까지는 자가치유가 가능하다고 보고요. 보통 차주분들 자동식 기계 자동세차는흠집이 난다고 잘 안 쓰시는 분들이 많으시더라고요. 그래서 이런 기계식 자동세차기계로 인해 생기는 미세흠집이라든지 열쇠에 긁혀서 나는 흠집 정도는 치유가 가능하다고 보고 있고요.
아까 말씀드렸던 것처럼 베이스코트까지 흠집이 난 경우에는 현재 기술로는 치유가 어렵고 좀 더 연구를 진행해 봐야 될 것 같습니다.
[앵커]
그렇군요. 그러면 또 궁금한 게 이게 자동차 말고도 사실 스마트폰 같은 경우에도 흠집나는 경우가 많잖아요. 이런 경우에도 쓸 수 있을까요?
[정지은]
그럼요. 저희도 스마트폰이나 컴퓨터 같은 전자기기나 특히 생활흠집에 취약한 안경 렌즈 같은 부분에도 적용 가능성을 고려하고 있고요. 소재에 따라서는 옥외 사용도 가능하지 않을까 생각하고 있습니다. 이게 고가의 제품 표면이 손상되게 되면 새로운 제품을 구입하거나 손상된 부분을 재도장, 재코팅을 하게 되는데 이때 많은 양의 에너지랑 물질을 사용하게 되잖아요. 그러면 어쩔 수 없이 오염물질이 발생하기 때문에 환경적으로 문제가 될 수 있거든요.
그래서 이번에 저희가 개발한 자기치유 코팅소재는 이런 문제점을 해결할 수 있고요. 그래서 친환경 소재로 파급효과가 크지 않을까 기대하고 있습니다.
[앵커]
그럼 마지막으로 이게 언제쯤 일상에서 만날 수 있을지 많은 분들 궁금해하실 것 같은데 앞으로 남은 과제는 뭐가 있습니까?
[정지은]
우선 광열염료의 장기 내후성을 향상시키는 연구라든지 소재가 아무래도 가격경쟁력이 좋아야 되기 때문에 이런 가격 경쟁력을 향상시킬 수 있는 전략이 필요할 것 같고요. 일단 저희 한국화학연구원에서는 안정성이 우수한 저가형 광열 염료를 개발하고 있어요. 그래서 연구가 잘 진행돼서 빠른 시일 내에 상용화될 수 있기를 저희도 엄청 바라고 있습니다.
[앵커]
그리고 또 적절한 가격에 운전자분들이 이용할 수 있으면 좋겠는데 앞으로도 연구 열심히 하셔서 상용화까지 될 수 있기를 응원하겠습니다.
지금까지 한국화학연구원의 정지은 선임연구위원이었습니다. 오늘 말씀 고맙습니다.
[정지은]
감사합니다.
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