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폐플라스틱의 화려한 변신... ‘순환형 초강력 접착제’ 개발(Mussel-inspired glue from recycled plastics can be detached and reused)
번호 205 View 28 등록일 2026-03-21 주제별 분류 기술
미국 오크리지 국립연구소(Oak Ridge National Laboratory) 연구진, 버려지는 페트(PET)병을 이용해 재사용이 가능한 접착제를 개발. 이 접착제는 기존 상용 제품보다 높은 접착력을 가지며, 수중 및 대기 환경 모두에서 우수한 성능을 보임.

 - (필요성) 매년 전 세계적으로 7,000만 톤 이상 생산되는 PET는 상당량이 매립되거나 해양으로 유입되어 환경 문제를 일으킴. 또한 기존의 접착제들은 대부분 석유 기반 원료를 사용하며, 한 번 굳으면 분리가 어렵고 분리하더라도 표면이 손상되는 단점이 있었음. 또한 습한 환경이나 수중에서 안정적인 접착력을 유지하는 것이 주요 과제임.

 - (개발내용) PET 폐기물을 고부가가치 접착제로 전환하기 위해 새로운 화학적 공정을 설계함. 

   ① PET 분해 및 Macromonomer 합성 : 고체 상태의 PET 폐기물을 촉매나 용매 없이 180 ℃에서 7시간 동안 아미노기(amine)를 가진 JAT403과 반응시킴. 이 과정을 통해 PET는 100%의 수율로 친수성과 소수성을 동시에 가진 '양친매성 테트라아민 Macromonomer'로 전환.
 

<폐 PET를 분해하여 접착제 원료로 변환하는 과정>
② 접착제 형성 반응 : 합성된 양친매성 테트라아민을 특수 가교제(TCDAcAc*)와 상온에서 30초간 강력하게 혼합하여 '동적 비닐로고스 우레탄(Dynamic Vinylogous Urethane) 결합'을 형성. 이 반응은 용매가 전혀 필요 없는 친환경적 방식으로 진행.
   * TCDAcAc : Hydrophobic tricyclodecane core functionalized with hydrophilic acetoacetate

   ③ 가역적 탈착 조건 : 제조한 접착제는 80~120 ℃의 열을 가하면 동적 결합이 일시적으로 느슨해져 표면 손상 없이 깨끗하게 제거됨. 온도가 낮아지면 결합이 다시 복구되어 성능 저하 없이 10회 이상 재사용이 가능

   ④ 실험 결과, 개발된 접착제는 다양한 재질 및 극한 환경에서 우수한 성능을 보였음.

   - 수중 접착 성능 : 상온(18°C)의 수중에서 16시간 동안 경화시킨 결과, 알루미늄 기판에서 6.51 MPa의 전단 강도를 기록함. 이는 기존의 유사 접착제들의 성능보다 약 6배 높은 수준임.
   
   - 구조용 접착 성능 : 대기 환경에서 80°C로 6시간 경화 시 알루미늄에서 12.1 MPa, 강철에서 14.9 MPa, 유리에서 20 MPa 이상의 접착력을 보였음. 특히 유리와 목재에서는 접착제보다 기판 자체가 먼저 파손될 정도로 강력한 결합력을 나타냄.

   - 극한 환경 내구성 : 영하 100°C의 극저온에서도 13.2 MPa의 강도를 유지했으며, 강산(pH 3) 및 강염기(pH 11) 조건에서도 14 MPa 이상의 안정적인 접착 성능을 보였음.

   - 압력 민감형 접착(PSA): 가교제 비율을 낮추어(10:0.5 비율) 80°C에서 1시간 경화시키면, 포스트잇처럼 손으로 눌러서 붙이고 쉽게 떼어낼 수 있는 접착제로도 활용 가능함을 확인함.

 - (기대효과) 이번 연구는 폐플라스틱을 고성능 접착제와 같은 첨단 소재로 전환한 업사이클링 사례를 보여주었음. 향후 자동차, 항공우주, 해양 인프라 등 다양한 산업 분야에 적용되어 플라스틱 순환경제 구축에 기여할 것으로 기대함.


 
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