'日독과점' 환형올레핀 고분자 소재 개발

국내 연구진이 일본에서 전량 수입하고 있는 투명 고분자 핵심 소재를 개발했다. 한국화학연구원 고기능고분자연구센터 김용석·박성민 박사 연구팀은 늘어나는 성질을 대폭 향상한 환형 올레핀 기반 투명 고분자 소재를 개발했다고 28일 밝혔다. 사진은 환형 올레핀 고분자 소재로 만든 필름을 들여다보는 화학연 연구팀. 2021.7.28 [이미지출처=연합뉴스]

[아시아경제 조슬기나 기자] 국내 연구진이 일본에서 전량 수입하고 있는 투명 고분자 핵심 소재를 개발했다.

한국화학연구원은 28일 고기능고분자연구센터 김용석·박성민 박사 연구팀이 기존보다 늘어나는 성질을 2배 이상 향상한 환형 올레핀 기반 투명 고분자 소재를 개발했다고 밝혔다.

환형올레핀 고분자 소재의 글로벌 시장 규모는 1조원 이상으로 추정된다. 고분자 플라스틱의 일종인 환형올레핀(COC)은 기계적 강도와 내열성이 우수하고 투명도가 높아 디스플레이, 5G 분야 차세대 전자 소재로 떠오르고 있다.

하지만 대부분의 상용화된 소재는 일본 기업이 독과점하고 있는 실정이다. 신축성이 낮고 필름화가 어려워 연신율(단방향으로 잡아당길 때 부러지지 않고 늘어나는 비율)을 높이는 것이 관건으로 꼽힌다. 일본에서도 이를 개발하기 위해 공을 들이고 있다.

연구팀은 노보넨 계열 단량체(고리형 탄화수소 분자구조가 포함된 단량체)에 새로운 촉매시스템을 적용해 이런 단점들을 극복한 환형올레핀 고분자 소재를 중합하는 데 성공했다. 단량체 함량에 따라 소재 가공온도에 영향을 주는 고분자 유리전이온도를 92℃ 부터 192℃ 까지 자유롭게 조절하고, 용매에 녹이거나 가열하는 공정을 통해 손쉽게 필름을 제조하는 방법을 개발했다.

또한 연신율을 4%에서 245% 범위까지 제어해 기존 대비 최고 2배 이상 늘어나는 물성을 확보했다. 쉽게 부러지는 기존 노보넨계 환형올레핀 고분자 소재의 단점을 극복했다는 평가다. 연구팀은 소재 분야 관련 국내 기업에 기술이전을 추진하고 있다.

박성민 박사는 "환형올레핀 고분자 소재는 엄격한 기술보안 하에 일본기업에 의해 개발됐고, 국내 수요는 일본 수입에 의존하고 있어, 자체적인 기술 개발이 절실한 상황"이라며 "물성개선과 기능성 부여를 위한 새로운 단량체를 개발해야 하는 등 아직 초기 단계지만 이번 기술 개발로 국산화도 가속화될 것"이라고 말했다.

이미혜 화학연 원장은 “이번 성과가 환형올레핀 고분자 개발의 핵심기술을 확보하고 소재에 대한 원천적인 이해도를 높여, 일본 소재에 대한 의존 극복을 줄이고 관련 소부장산업 경쟁력 향상을 가져올 수 있을 것”으로 기대했다.

이번 연구 성과는 고분자 분야의 권위 있는 국제 학술지 '매크로몰레큘즈'(Macromolecules) 이달 호 표지논문으로 실렸다.

조슬기나 기자 seul@asiae.co.kr