코팅 구조 모식도 / 사진. 한국생산기술연구원
한국생산기술연구원(이하 생기원)과 한양대학교 공동연구팀이 반복적인 긁힘과 접힘 환경에서도 표면 성능을 스스로 회복할 수 있는 고경도 자가치유 코팅 소재 기술을 개발했다.
생기원 녹색순환연구부문 홍성우 수석연구원과 한양대학교 화학공학과 고민재 교수 공동 연구팀은 손톱이나 동전으로 긁어도 쉽게 손상되지 않고, 상온에서 10초 이내에 긁힘이 복구되며, 20만 회 이상 접힘에도 성능이 유지되는 코팅 소재를 구현했다고 밝혔다.
연구팀은 코팅 소재에서 표면과 내부의 역할을 분리하는 새로운 설계 방식을 도입했다. 표면 이동성과 고분자 사슬 간 상호작용 특성을 동시에 갖도록 설계한 이미드(Imide) 기반 첨가제를 개발하고, 이를 기존 코팅 소재에 소량 혼합해 새로운 코팅 시스템을 구현했다.
해당 첨가제는 코팅막이 경화되는 과정에서 자연스럽게 표면으로 이동해 나노미터 크기의 구조를 형성하며, 표면에는 단단한 보호층을, 내부에는 자가치유 기능을 담당하는 구조를 만든다. 이에 따라 외부 물리적·화학적 자극에는 강한 보호 성능을 유지하면서도, 긁힘 발생 시 내부 구조가 빠르게 복원돼 상온에서도 신속한 자가치유가 가능해졌다.
성능 평가 결과, 연필 경도 시험에서 4H 수준을 기록했으며, 표면에 발생한 긁힘이 약 10초 이내에 사라지는 것이 확인됐다. 또한 접힘 반경 1.5㎜ 조건에서 20만 회 이상 반복 굽힘 시험과 톨루엔에 18시간 이상 노출하는 내화학성 시험에서도 균열이나 박리, 투명도 저하 없이 안정적인 성능을 유지했다.
